宇宙射线与宇宙微波背景辐射各是什么 区别在哪里

宇宙射线是指来自宇宙空间的各种粒子，如伽马射线、X射线、中微子等，宇宙射线产生的原因很多，恒星、黑洞、超新星爆发等都能产生宇宙射线。宇宙微波背景辐射是指在宇宙空间各个方向射过来的微波辐射，它大体上是各向同性的，其能量谱符合23K的黑体热辐射能谱，它是宇宙大爆炸的遗迹，它的发现成为大爆炸理论的有力证据。

是的，宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸理论的一个强有力的证据。

关于宇宙大爆炸理论的证据共有3个，分别是：宇宙微波背景辐射、宇宙中氢和氦的比例、宇宙膨胀。

其中宇宙膨胀的发现在1920年代，远在宇宙大爆炸理论提出之前。发现者是美国的埃德温·哈勃。

宇宙微波背景辐射提出于1960年代初期，在宇宙大爆炸理论提出之后。根据宇宙大爆炸理论，宇宙在长期的膨胀中逐渐冷却，还应有一个剩余的温度。计算出的这个温度上限是不高于10K，后来又修正为不高于5K。当时，从英国到前苏联再到美国，有数个课题组在寻找这个宇宙大爆炸的残余温度。最终，美国的彭齐亚斯和威尔逊发现了，对应的温度是3K，后来更精确的测量是273K。这是根据宇宙大爆炸理论，先进行数学计算，再等到实际证实的证据。

宇宙中氢和氦的比例也是如此。根据宇宙大爆炸理论，科学家们计算出，宇宙中氢和氦的比例应该在75%比25%左右。经过多年来越来越精确的测量和计算，目前宇宙中氢和氦的比例为75%比23%，另外的2%左右是重元素（天文学中，把除氢和氦以外的所有元素都叫重元素）。这2%左右的重元素是在宇宙大爆炸100多亿年中，由恒星通过热核反应制造出来的。

正是通过这3个证据，使宇宙大爆炸理论从猜想成为了定量科学。

宇宙微波背景辐射是宇宙自大爆炸以来膨胀至今剩余的温度所对应的黑体辐射。按照宇宙大爆炸理论，约137亿年前宇宙自大爆炸中诞生时，温度极高。此后随着宇宙的膨胀，温度越来越低。但时至今日，宇宙中仍然残留着一定的温度，对应于相应的黑体辐射的波长在微波波段，对应的温度为2725 K。

根据物理学原理，任何高于绝对零度（0 K）的物体都会以热辐射的形式向外辐射能量，其辐射分布与物体本身的特性及其温度有关。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体（在任何条件下，对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射的物体），以此作为热辐射研究的标准物体。

黑体辐射则是指由放射出来的辐射。该辐射的波长与外界完全无关，只与其本身的温度有关。正是由于黑体辐射的光谱特征仅与该黑体的温度有关，即黑体辐射的波长与黑体的温度有严格的对应关系。所以测定辐射的波长，就可以知道放射出辐射的物体的温度。

宇宙大爆炸初期，宇宙的温度极高。但随着宇宙的膨胀，温度越来越低。宇宙大爆炸理论认为，宇宙膨胀到现在，仍然具有一定的温度。根据计算，最初认为，其对应的黑体辐射温度为不高于10K，因而对应于黑体辐射的微波波段。后来进一步计算，把这个温度确定为不高于5K。

1960年代，美国科学家彭齐亚斯和威尔逊发现了一种来自宇宙的波长为735厘米的微波噪声，相当于3K，这一发现正是寻找多年的宇宙大爆炸的剩余温度。为此，两人获1978年诺贝尔物理学奖。到1980年代，人们一直认为宇宙微波背景辐射在宇宙中是一致的，是各向同性的（在宇宙各处都相同）。

1989年，美国发射了宇宙背景辐射探测卫星（简称COBE）。1992年，COBE发现，背景辐射虽然几乎是均匀分布的，但在天空中上万个点中，却有一部分的温度不一样，有的地方是27251K，有的地方却是27249K。这种微小的热变化，使宇宙微波背景辐射呈现出各向异性。说明宇宙的膨胀具有微弱的不均匀性。

宇宙微波背景辐射是宇宙中无所不在的一种电磁辐射，如果你有一个灵敏度够高的信号接收器，同时想办法屏蔽来自地球的其他电磁和震动的干扰，你就会检测到这种辐射，无论你把接收器对准天空任何方向，总有一种微弱的电磁辐射，其强度约为27K。

这一现象为大爆炸宇宙学提供了十分有利的证据，大爆炸学说也因此而流行起来，科学家们甚至可以据此推断出宇宙的年龄，这是一个有重大意义的发现。通俗的说，你可以理解为宇宙大爆炸后的残余温度。

当今关于宇宙的来源，占据主导的假说是“宇宙大爆炸”学说，大概是说在宇宙诞生的初始，宇宙中所有的物质都是由一个无限密度的奇点而爆发出来的。

在大爆炸的那一刻，大量的物质和能量被释放出来，然后光就渐渐充满了整个空间宇宙。然而其他形式的光，比如微波，对研究宇宙有着极其重要的作用。

宇宙背景辐射

而微波背景辐射被称为“宇宙中最古老的光”，也被称为20世纪60年代天文学四大发现之一，是由1964年5月13日美国贝尔实验室发现的。

宇宙从诞生到现在，温度和密度都已经明显的降低，大量的光子向各个方向穿行，之后又经过了很长时间，光子的等效辐射温度降到了微波的波段人类所发现。

宇宙背景辐射是来自宇宙空间中的微波辐射，是一种充满整个宇宙的电磁辐射。存在于各个方向，并且不随着任何公转或自转而改变方向。

宇宙微波背景辐射就是证明大爆炸理论的最有力证据，微波背景辐射是在宇宙大爆炸中产生的电磁辐射，它的发现说明了宇宙之前是一个大量的辐射场，也就是有极高的温度，极高的压力的一个场。

宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸留下的微波，由于宇宙的大爆炸导致了微波被散落在各个地方。其中宇宙微波背景辐射可以非常精确地符合温度在2726±0010K 的黑体辐射谱，证实了银河系还有另外一个相对运动速度。

结语

由于宇宙微波背景辐射的高度各向同性，对宇宙微波背景辐射在不同方向上的涨落的的观测得出，宇宙的年龄是在137±1亿年……不过宇宙微波背景辐射表达出的宇宙信息更重要的是证实了宇宙大爆炸学说。

一年一度的诺贝尔奖是科学界的盛会，每年都会颁发给为人类科学作出最杰出贡献的人们。能获得诺贝尔奖的科学家往往都是数十年如一日地埋头苦干，坚持奋战在科技最前沿，不断为人类社会发展作出卓越贡献的行业翘楚。

而在诺贝尔历史上却有这样两个年轻人，当他们做出诺贝尔奖级别的发现时，他们甚至不知道自己发现的是什么，这两个人一个叫彭齐亚斯，一个叫威尔逊。他们因为在1964年发现宇宙微波背景辐射，而获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

大爆炸理论和微波背景辐射

大爆炸理论是现代科学中最流行的一种创世学说。这个理论认为我们的宇宙是从137亿年前的一次大爆炸中创生的。那一次大爆炸产生了无尽扩张的时间、空间和物质，宇宙的历史由此开始。时间之箭滚滚向前，空间的尺度加速膨胀，而物质通过聚变反应，形成了现在宇宙中多样的景观。

在很长一段时间里，大爆炸理论和众多创世假说一样都缺乏决定性的证据支持，毕竟谁也不知道137亿年前到底发生了什么，那有什么办法能够证明真的发生过大爆炸呢？

前苏联物理学家加莫夫在20世纪上半叶提出了一种假设，如果137亿年前真的发生过大爆炸，那么大爆炸的余温应该能够被我们观测到才对，虽然已经过去了非常漫长的时间，但是理论上这种余温还是存在的。

加莫夫的论据在于，所有会发热的东西都会发射电磁波，冷却下来的宇宙，应该到处都充满了这种辐射，这就是宇宙微波背景辐射。不过因为时间过去太久了，这些辐射的温度非常低，观测起来极其困难。

绝对零度与开尔文

物理学上有一个计量温度的单位叫作开尔文，简称K，宇宙中的最低温是有极限的，这个温度被称为绝对零度（约为-27315℃），任何物体都不可能低于绝对0度。热力学上将绝对0度设定为0 K。而我们所说的冰点0℃也就是27315K。

大爆炸的余温宇宙微波背景辐射的温度大概在2~3K，这是一个非常低并且非常难以测量到的温度，在当时只能使用最前沿的射电望远镜来进行观察。

我们的两位主角最初并没有了解过加莫夫的理论，那么加莫夫的理论和设想，跟我们两位主角有什么关系呢？

被认为是干扰的发现

加莫夫的设想需要用到当时候最先进最前沿的射电望远镜，而当时我们的两位主角彭齐亚斯和威尔逊正好在从事射电望远镜的工作。

彭齐亚斯是出生在德国的犹太人，二战纳粹迫害犹太人期间，他逃到了美国，在纽约市立大学和哥伦比亚大学求学，毕业之后进入贝尔电话公司任职。罗伯特威尔逊出生于美国德克萨斯，从小对电子学有浓厚的兴趣，1962年在加州理工学院获得博士学位，次年成为贝尔电话公司射电天文学研究员。

两个人最初合作是为了测试贝尔实验室一个新型的通讯设备，这套设备相当于当时最先进的射电望远镜，可以敏锐捕捉到最微小的射电信号。

在他们测试的时候，他们发现设备一直被一种均匀而稳定的信号干扰。他们将设备调试了一遍又一遍，甚至用心清除了设备上被他们称为白色电解质、俗称鸟粪的东西。然而却始终没有消除这种奇怪的干扰，当时他们大感不解，但是在之后的论文里，他们还是忠实记录下了这种干扰源的性质。

在那之后不久，加莫夫在偶然翻阅科学学报时，惊讶地看到了彭齐亚斯和威尔逊那篇题为《在4080兆赫上额外天线温度的测量》的论文，他马上就知道了两人所发现的东西所代表的重大意义。当时，家莫夫大声惊呼“伙计们，我们被抢先了一步。”

在那之后，两个本来籍籍无名的年轻人突然一夜成名，宇宙微波背景辐射获得了20世纪最伟大发现之一的无上荣誉。

毫无疑问，宇宙微波背景辐射的发现，对探究宇宙起源问题有重大意义。但是在这个东西被刚刚发现的时候，两个年轻人却并不知道他们发现所承载的东西。

彭齐亚斯和威尔逊因这个意外的发现获得了诺贝尔奖，而作为宇宙微波背景辐射理论的提出者之一的加莫夫，却与这一殊荣失之交臂。不得不说，科学上的事情有时候就是如此神奇。

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