在二十世紀，隨著觀測技術的進步，宇宙學領域有了重大進展。根據空間膨脹、宇宙微波背景輻射、宇宙元素丰度、宇宙大尺度結構和星系演化等一系列獨立證據，表明宇宙在138億年前起源於一個熾熱緻密的時空奇點。
在宇宙大爆炸理論的證據中，宇宙微波背景輻射是最為重要的一個，首次發現這一現象的兩位天文學家很快也獲得了諾貝爾物理學獎。雖然直到20世紀60年代，天文學家才通過射電望遠鏡探測到宇宙微波背景輻射，但其實普通人可以在最不可能的地方探測到這些宇宙最古老的光子：一臺普通的電視機上。
膨脹的宇宙
為了解背後的原理，需要先來認識一下宇宙微波背景輻射。當我們觀測宇宙時，能夠看到非常多的星系。我們附近的星系看起來與銀河系比較類似，它們都是由相似的恆星組成。但我們觀測遙遠的星系時，情況將會變得不同。
哈勃太空望遠鏡曾經對準一小塊天區進行長時間的觀測，結果看到了極為遙遠的星系。因為光速是有限的，我們看得越遠，回溯的時間越久。最遠可以觀測到的星系距離可達134億光年，它存在於宇宙才4億年的時候。
遙遠星系的一個明顯特徵是發育不全，形狀各異的早期星系遠不像現在這樣擁有成熟的結構。這意味著星系一直在演化，星系是從原始氣體雲中形成的，這一事實支持了宇宙大爆炸理論。
遙遠星系的另一個明顯特徵是光譜高度紅移。根據多普勒效應，當光源遠離我們時，朝向我們運動的光的波長會被拉長，出現光譜紅移的現象。退行速度越快，紅移值越高，這意味著遙遠星系都在快速遠離我們。
不僅如此，距離越遠的星系，紅移值越高，對應的退行速度與距離成正比。這種現象表明，星系不是單純的在空間中快速遠離我們，而是因為空間自身結構在均勻膨脹，導致星系互相退行。隨著時間的推移，宇宙不斷膨脹，在空間中傳播的光線的波長會被逐漸拉長。光傳播的時間越長，由於宇宙膨脹導致的紅移就越大，從而出現了我們所觀測到的哈勃定律。
宇宙的第一縷光
在星系誕生之前，宇宙會是怎樣的呢？根據宇宙大爆炸理論，宇宙在最初幾分鐘合成了大量的氫和氦元素。在早期宇宙中，中性原子無法存在，它們都會因為高溫而被電離成原子核和電子，同時會釋放出電磁輻射，也就是光子。
由於早期宇宙的密度和溫度極高，那些光子會與帶電粒子不斷髮生碰撞，它們無法自由在宇宙中傳播。直到宇宙大爆炸之後38萬年，宇宙冷卻到2700攝氏度，光子得以在宇宙中自由傳播，它們成了宇宙的第一縷光。
當時宇宙的每個點都是光子的輻射源，所以這些光子會均勻地散播到宇宙中。它們即便在138億年之後的今天仍然還在只是無法通過肉眼看到。
不是所有的光都能被我們的眼睛感知到，只有一小段波長的光能被看到，這就是可見光。用於通信的無線電波、用於探測傷情的X射線都是光，只是它們的波長要麼太長了，要麼太短了，人眼無法看到。但藉助其他觀測工具，我們可以探測到這些電磁波。
宇宙中最早的光原先是波長非常短的高能電磁輻射，但它們在膨脹的空間中不斷傳播，導致波長持續被拉長。經過138億年之後，這些光已經紅移成微波，它們可以被射電望遠鏡探測到。觀測結果表明，宇宙微波背景輻射十分均勻，溫度漲落非常小，它們現在的溫度只比絕對零度高了大約2.725度，這與宇宙大爆炸的預言完全一致。
通過老式電視來證明宇宙大爆炸
早期電視機配備了電磁波接收裝置，通過天線可以接收到電視信號，再將其還原為音視頻信號，這樣就能看到電視節目。在電視的某些頻道，並沒有電視節目，取而代之的是滿屏嘶嘶響的“雪花”。這些雪花的來源不僅有人造信號的干擾，而且還有來自宇宙的干擾，太陽、脈衝星、宇宙輻射，甚至黑洞都會發出電磁輻射。
然而，如果能屏蔽掉所有其他的電磁信號，還有一個信號仍然存在。雖然這個信號只佔雪花信號的1%，但沒有辦法消除掉，這其實就是來自於宇宙大爆炸的餘輝。當我們在看電視雪花時，其實是在實時觀測宇宙微波背景輻射。
來自宇宙微波背景輻射的雪花信號不僅無法消除，而且也不會隨著天線方向的改變而發生任何變化，因為宇宙微波輻射是各向同性的。最早的黑白電視廣播出現在20世紀30年代，所以在無意間，人們其實比天文學家更早30年證明了宇宙大爆炸，只是那時大家並不知道這個事實而已。
閱讀更多 火星一號 的文章
