預測
宇宙微波背景輻射1934年，Tolman是第一個研究有關宇宙背景輻射的人。他發現在宇宙中輻射溫度的演化里溫度會隨著時間演化而改變；而光子的頻率隨時間演化(即宇宙學紅移)也會有所不同。但是當兩者一起考慮時，也就是討論光譜時(是頻率與溫度的函式)兩者的變化會抵銷掉，也就是黑體輻射的形式會保留下來。
1948年，由旅美的俄國物理學家伽莫夫帶領的團隊估算出，如果宇宙最初的溫度約為十億度，則會殘留有約5~10k的黑體輻射。然而這個工作並沒有引起重視。
1964年，蘇聯的澤爾多維奇(Zel'dovich)、英國的霍伊爾(Hoyle)、泰勒(Tayler)、美國的皮伯斯(Peebles)等人的研究預言，宇宙應當殘留有溫度為幾開的背景輻射，並且在厘米波段上應該是可以觀測到的，從而重新引起了學術界對背景輻射的重視。美國的狄克(Dicke)、勞爾(Roll)、威爾金森(Wilkinson)等人也開始著手製造一種低噪聲的天線來探測這種輻射，然而另外兩個美國人無意中先於他們發現了背景輻射。
發現
宇宙微波背景輻射1964年，美國貝爾實驗室的工程師阿諾·彭齊亞斯(Penzias)和羅伯特·威爾遜(Wilson)架設了一台喇叭形狀的天線，用以接受“回聲”衛星的信號。為了檢測這台天線的噪音性能，他們將天線對準天空方向進行測量。他們發現，在波長為7.35cm的地方一直有一個各向同性的訊號存在，這個信號既沒有周日的變化，也沒有季節的變化，因而可以判定與地球的公轉和自轉無關。
起初他們懷疑這個信號來源於天線系統本身。1965年初，他們對天線進行了徹底檢查，清除了天線上的鴿子窩和鳥糞，然而噪聲仍然存在。於是他們在《天體物理學報》上以《在4080兆赫上額外天線溫度的測量》為題發表論文正式宣布了這個發現。
1948年,美國科學家阿爾弗(RalphAlpher)和赫爾曼(RobertHerman)預言，宇宙大爆炸產生的殘系輻射，由於宇宙的膨脹和冷卻，如今它所具有的溫度約為絕對零度以上5開，或者說5K(絕對零度等於攝氏零下273度，即-273℃)。但是他們的預言並未引起人們的普遍重視。
但是多年以後，即1965年，美國新澤西州貝爾實驗室的兩位無線電工程師阿爾諾·彭齊亞斯(ArnoPenzias)和羅伯特·威爾遜(RobertWilson)卻十分意外地發現了這種宇宙輻射場，當時他們正在為跟蹤一顆衛星而校準一具很靈敏的無線電天線。與此同時，在附近的普林斯頓大學，由羅伯特·迪克(RobertDicke)領導的一個科學家小組已獨立地重新發現了阿爾弗和赫爾曼早先作過的預言，並著手設計一台探測器以供搜尋大爆炸的殘留輻射。他們聽說了貝爾實驗室這台接收器中存在著無法闡明的噪聲，並立即將它解釋為源自大爆炸的殘餘輻射。它相當於在電磁波譜的微波部分波長為7．35厘米的某種無線電波信號；如果假設它是熱輻射，那么它所具有的能量就相應於2.7K的溫度--這與阿爾弗和赫爾曼富於靈感的估計非常接近。它被稱為"宇宙微波背景輻射"。宇宙微波背景輻射的存在，給大爆炸理論以有力的支持。
緊接著狄克、皮伯斯、勞爾和威爾金森在同一雜誌上以《宇宙黑體輻射》為標題發表了一篇論文，對這個發現給出了正確的解釋：即這個額外的輻射就是宇宙微波背景輻射。這個黑體輻射對應到一個3k的溫度。之後在觀測其他波長的背景輻射推斷出溫度約為2.7K。
大爆炸理論-內部結構模型圖 宇宙背景輻射的發現在近代天文學上具有非常重要的意義，它給了大爆炸理論一個有力的證據，並且與類星體、脈衝星、星際有機分子一道，並稱為20世紀60年代天文學“四大發現”。彭齊亞斯和威爾遜也因發現了宇宙微波背景輻射而獲得1978年的諾貝爾物理學獎。
後來人們在不同波段上對微波背景輻射做了大量的測量和詳細的研究，發現它在一個相當寬的波段範圍內良好地符合黑體輻射譜，並且在整個天空上是高度各相同性的，只是具有一個微小的偶極各相異性：在赤經11.3±0.1h，赤緯4±2°的地方溫度略高，在相反的方向溫度略低，人們認為這是由銀河系運動帶來的都卜勒效應所引起的。
理論證實
宇宙微波背景輻射在與彭齊亞斯、威爾遜實驗觀測的同時，另一些人也在對同一目標搜尋著。他們是以迪克（Dicke，RobertHenry1916～）為首的普林斯頓大學的一個研究小組，正在開展一項有關宇宙學的探索性研究。1941年，迪克從羅徹斯特大學獲得博士學位。1946年前，他在普林斯頓大學物理系執教。迪克成名於他的一項重要成果——標量-張量場論的提出①。這一理論與愛因斯坦的引力理論並駕齊驅，也能成功地解釋引力研究中的一些觀測現象，以致在引力場研究中，誰是誰非還一時難見分曉。在60年代，隨著宇宙學研究的興起，迪克對伽莫夫的宇宙原始大爆炸理論產生了濃厚的興趣。他曾構想，至今宇宙應殘存有大爆炸的遺蹟，例如宇宙早期熾熱高密時期殘留的某種輻射。
他與他的合作者認為，這種輻射有可能是一種可觀測到的射電波②。迪克建議羅爾（Roll，P.G.）和威爾金森（Wilkinson，D.T.）進行觀測，還建議皮布爾斯（Peebles，P.J.E.）對此進行理論分析。皮布爾斯等人在1965年3月所發表的論文中①明確指出，殘存的輻射是一種可觀測的微波輻射。敘述了極早期宇宙中重元素分解後，輕元素重新產生的圖景。皮布爾斯後來在霍普金斯大學做過的一次學術報告中，也闡明了這個想法。1965年，彭齊亞斯在給麻省理工學院射電天文學家伯克（Burke，B.）的電話中，告之他們難以解釋的多餘天線噪音，伯克立即想起了在卡內基研究所工作的一個同事特納（Turner，K.）曾提到過的皮布爾斯的那次演講，就建議彭齊亞斯與迪克小組聯繫。就這樣，實驗上和理論上的兩大發現由此匯合併推動事態迅速地發展起來。
先是彭齊亞斯與迪克通了電話，隨即迪克寄來一份皮布爾斯等人論文的預印本，接著迪克及其同事訪問了彭齊亞斯和威爾遜的實驗基地，他們在離普林斯頓大學只有幾英里之遙的克勞福德山討論了觀測的結果之後，雙方協定共同在《天體物理學》雜誌上發表了兩篇簡報，一篇是迪克小組的理論文章《宇宙黑體輻射》②，另一篇是彭齊亞斯與威爾遜的實驗報導《在4080MHz處天線多餘溫度的測量》③，雖然後一篇論文考慮到自己尚未在宇宙論方面做出什麼工作，出於慎重，論文並未涉及背景輻射宇宙起源的理論，只是提到“所觀察到的多餘噪音溫度的一種可能解釋，由本期Dicke、Peebles、Roll和Wikinson所寫的另一篇簡訊中給出”，但是，兩篇論文分別從理論與實驗的不同角度表述的研究成果竟如此珠聯璧合，不能不令人驚嘆。兩篇論文發表後，引起了極大的反響。人們意識到，如果能給出天線多餘溫度確實來自宇宙背景輻射的證明，這個成果對宇宙學的發展的影響將是不可估量的。根據理論分析，早期宇宙極熱狀態下的光輻射是處於熱平衡狀態下的，它應具有各向同性且熱輻射能量密度分布遵守普朗克定律等特點。隨著宇宙的熱膨脹，宇宙逐漸冷卻，殘存的光輻射譜仍應保持普朗克分布。彭齊亞斯與威爾遜所檢驗到的輻射是否遵從這一分布，應是檢驗天線多餘溫度是否來源於宇宙背景輻射的一項重要標準。
從1965年到70年代的中期的近十年時間裡，不少研究小組相繼完成了各種測試。迪克小組在3.2cm波段上得到了3.0±0.5K，夏克斯哈夫特和赫威爾在20.7cm上測得2.8±0.6K，彭齊亞斯和威爾遜在21.1cm上測得3.2±0.1K。然而3K黑體輻射的峰值應在0.1cm附近，為取得0.1cm附近的測量值，康奈爾大學的火箭小組和麻省理工學院的氣球小組的高空觀測結果是，在遠紅外區有相當於3K的黑體輻射。加州大學伯克利分校的伍迪小組用高空氣球測出，在0.25cm到0.06cm波段，有2.99K的黑體輻射。至此，實驗結果與理論已得到極好的符合，彭齊亞斯和威爾遜觀測到的多餘天線溫度確實是宇宙微波背景輻射，這種輻射在宇宙各處的各向同性、無偏振、具有大約3K的黑體譜。這項成果對宇宙學的研究具有重大意義，為此，彭齊亞斯和威爾遜獲得了1978年諾貝爾物理學獎。
研究成果
根據1989年11月升空的微波背景探測衛星(COBE，CosmicBackgroundExplorer)測量到的結果，宇宙微波背景輻射譜非常精確地符合溫度為2.726±0.010K的黑體輻射譜，證實了銀河系相對於背景輻射有一個相對的運動速度，並且還驗證，扣除掉這個速度對測量結果帶來的影響，以及銀河系內物質輻射的干擾，宇宙背景輻射具有高度各向同性，溫度漲落的幅度只有大約百萬分之五。目前公認的理論認為，這個溫度漲落起源於宇宙在形成初期極小尺度上的量子漲落，它隨著宇宙的暴漲而放大到宇宙學的尺度上，並且正是由於溫度的漲落，造成物質宇宙物質分布的不均勻性，最終得以形成諸如星系團等的一類大尺度結構。
2003年，美國發射的威爾金森微波各向異性探測器對宇宙微波背景輻射在不同方向上的漲落的測量表明，宇宙的年齡是137±1億年，在宇宙的組成成分中，4%是一般物質，23%是暗物質，73%是暗能量。宇宙目前的膨脹速度是71公里每秒每百萬秒差距，宇宙空間是近乎於平直的，它經歷過暴漲的過程，並且會一直膨脹下去。
宇宙中十大最怪異物質
| 在我們的宇宙空間中存在著一些奇怪的物質和美麗的現象，有些很大，有些很美麗，但有些卻非常怪異。現在讓我們來了解一下宇宙中十大最怪異物質。 |
宇宙中怪異物質
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| 星雲 | 包含了除行星和彗星外的幾乎所有延展型天體。 |
| 黑洞 | 黑洞是一個空間——時間區域，它的最外圍是光所能從黑洞向外到達的最遠距離，這個邊界稱為“事件視界”。 |
| 白洞 | 白洞是時間呈現反轉的黑洞，進入黑洞的物質，最後應會從白洞出來，出現在另外一個宇宙。 |
| 超新星 | 是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。 |
| 暗能量 | 是一種不可見的、能推動宇宙運動的能量，宇宙中所有的恆星和行星的運動皆是由暗能量來推動的。 |
| 暗物質 | 是指那些不發射任何光及電磁輻射的物質。 |
| 類星體 | 又稱為似星體、魁霎或類星射電源，與脈衝星、微波背景輻射和星際有機分子一道並稱為1960年代天文學“四大發現”。 |
| 中子星 | 是恆星演化的最後產物之一，是緻密星的一種。 |
| 脈衝星 | 就是變星的一種。脈衝星是在1967年首次被發現的。當時，休伊什的研究生S.J.貝爾，發現狐狸星座有一顆星發出一種周期性的電波。經過仔細分析，科學家認為這是一種未知的天體。 |
| 微中子 | 一種不帶電荷，且質量幾近於零的粒子，這種粒子的速度接近光速。 |
| 耀變體 | 耀變體是類星體中具有高能量和變化特徵的一類，被認為在朝著地球的方向上具有物質噴流，導致呈現比其它類星體更為高能的特徵。 |
| 宇宙微波背景輻射 | 宇宙充滿了溫度剛剛超過開氏2.7度、能用地面射電望遠鏡和人造衛星上的儀器探測到的輻射之海。 |
| 鑽石星球 | 美國天文學家2010年9月觀測到一顆星球，它直徑達4000公里，其核心是密度極高的結晶碳（即鑽石），重量相當於10的34次方克拉。 |
