宇宙最早的光？我們如何偷看過去的密碼？

想像有一封信，寫在宇宙剛出生時的紙張上，內容記錄著那個時代的溫度和波動。但信被藏在一片微弱而無處不在的微波霧中，所有答案都被冷掉到只有幾度的溫度。這封信就是「宇宙微波背景輻射」（CMB）。問題是：我們要如何找到、打開、讀懂這封來自138億年前的信？

為什麼這個信號像幽靈一樣難捉？

微波背景輻射不是單一光點，而是一整片來自天空各處的微弱微波。它像是宇宙的背景噪音，平均溫度只有約2.725開爾文（接近絕對零度），波動幅度極微小，只有百萬分之幾的變化。換句話說，要觀測它就像在嘈雜的城市裡聽出一個人用耳語說的句子——你需要極靈敏的「耳朵」，還要能把街道上的喇叭聲、手機訊號、甚至地球大氣都去掉。

第一步：把眼睛換成「微波望遠鏡」

我們看不到微波，肉眼只能看到可見光。但無線電望遠鏡和微波接收器可以。早年天文學家用地面射電望遠鏡開始搜查，1965年兩位發現者佩恩齊亞斯與威爾遜偶然發現了CMB，當時還以為是天線上的鳥糞或微波爐干擾——這就是觀測的懸疑感之一：真正的宇宙信號常被日常噪音掩蓋。

後來為了避開地球大氣與人造干擾，科學家把觀測搬上高空或太空：美國的COBE、WMAP，以及歐洲的Planck衛星，分別在不同時期把CMB的全天空地圖描繪得越來越精細。太空中的望遠鏡就像把耳朵移到寧靜的山谷，能聽見更細微的聲音。

如何把「微弱的波動」變成地圖？

科學家不只是想知道平均溫度，更想知道小小的溫度起伏（稱為「各向異性」）如何分布。這些起伏包含了早期宇宙結構的種子：未來星系和星團形成的藍圖。觀測方法包括掃描整個天空，記錄每個方向的微波強度，然後合成一張溫度地圖。

為了做到極致精度，儀器要非常冷。為什麼？如果接收器本身比信號熱，就像用火堆去聽細語，會被自身熱噪音淹沒。因此像Planck這樣的衛星把探測器冷卻到接近絕對零度，甚至使用超導接收元件，降低本身噪聲到最低。

還有許多「假相」要去除

即便在太空，CMB的影像也會被其他「前景」污染：銀河系裡的塵埃會發出微波，遙遠的星系和電漿也有電磁輻射。科學家像偵探一樣，用多個頻段（不同波長）觀測同一片天空，因為CMB和前景物有不同的頻譜特性。比較多個頻段的資料，就能把前景減掉，留下真正來自宇宙早期的聲音。

不只溫度，還有極化的秘密

CMB還帶有「極化」資訊，這是電磁波振動方向的偏好。極化信號更弱，但蘊含重要線索：例如早期宇宙是否有原始重力波（inflation產生的波動）會在B型極化中留下痕跡。為了追尋這些微弱的極化模式，科學家組建了專門的地面望遠鏡（如南極的BICEP系列）和未來的太空任務，儀器的穩定性與系統性誤差控制成了關鍵。

最後，我們如何從資料讀出宇宙的故事？

把掃描到的地圖與理論模型比較，就像將指紋對照犯罪資料庫。不同的宇宙參數（如宇宙成分、膨脹速度、暗物質與暗能量比例）會在CMB的角度尺度上留下不同的印記。科學家用統計方法，把地圖轉換成「角度功率譜」，從那裡反推出宇宙的年齡、組成與演化史。

結語：我們還能偷聽到什麼？

觀測微波背景是一場高科技與細緻數據的偵查行動。每一次技術進步、每一台更敏感的望遠鏡，都讓我們更接近那封古老的信。未來的任務不只是畫更精細的溫度圖，還要捕捉極化中的微小線索，甚至尋找來自宇宙更早期的重力波印記。當我們一步步剝開噪音和假相，宇宙最早的秘密將一點一滴被揭開——而那種被召回、被閱讀的感覺，正是每個天文學家夜夜追夢的懸疑與興奮。