当我们调试旧式电视机时，屏幕上会出现一种颗粒感的静态噪声，这种噪声在现代人的生活中已经相当罕见。但你知道吗，科学家们声称，其中大约1%的噪声实际上来源于宇宙的最初时刻，也就是大爆炸。一想到我们的日常生活中有这样一种直接联系到宇宙起源的元素，真是让人感到既惊奇又惊叹。那么，电视机的杂音真的来自宇宙大爆炸吗？在这篇文章中，我们将一探究竟。
电视机的噪声在科学上被称为背景噪声，这是一种无规律的、具有宽频谱特性的电磁信号。它可能来自各种各样的源头，比如电视机本身的电子设备，或者是远处的电台和电视台。但科学家们发现，即使将电视机彻底隔离，使其远离所有已知的人造信号源，背景噪声依然存在。这就引出了一个神秘而深奥的科学问题，这部分噪声的来源是什么呢？
宇宙大爆炸的概念宇宙大爆炸理论是目前科学界对宇宙起源最广为接受的解释。根据这一理论，宇宙在约138亿年前的一个极高密度、极高温度状态下开始膨胀，这个状态被称作“奇点”。随着时间的推移，宇宙逐渐膨胀并冷却，形成了我们今天所看到的一切，包括星系、恒星、行星，以及我们自己。
那么，我们怎么知道宇宙曾经经历过大爆炸呢？主要有三个证据。首先，宇宙正在膨胀。这是由美国天文学家埃德温·哈勃在1929年首次观测到的，他发现，除了我们的本星系群，其他所有的星系都在迅速地离我们远去，而且离我们越远的星系，离去的速度越快。这一观测结果被称为哈勃定律，它支持了宇宙膨胀的理论。
第二个证据是宇宙的大规模结构。天文学家观测到的星系分布并非随机，而是形成了一种网状结构，这个结构被称为“宇宙网”。这种分布是由宇宙早期微小的密度扰动形成的，而这些扰动是在大爆炸过程中产生的。
最后一个也是最重要的证据，就是宇宙微波背景辐射。它是宇宙大爆炸留下的余热，无论我们向哪个方向观察，都能看到这一辐射。这种辐射的存在，直接验证了大爆炸理论。
宇宙微波背景辐射（CMB）的发现是科学史上的一项重大突破。在宇宙大爆炸之后的38万年左右，宇宙冷却到了允许电子和质子结合成氢的温度。在这个过程中，光子（也就是光的粒子）从此自由地传播，不再与物质发生频繁的散射，这个时刻就被称为“再结合时刻”。而从那时起，这些光子一直在宇宙中传播，形成了我们今天观察到的宇宙微波背景辐射。
然而，这项重要的发现并非是计划内的，而是在1965年被阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊这两位贝尔实验室的科学家在进行完全不相关的实验时偶然发现的。他们在尝试查找一种天线杂音的来源时，发现无论怎么调整设备或是清理设备，总是有一部分杂音消除不掉。这种杂音均匀的分布在天空的所有方向，不依赖于时间和方向。
经过排除各种可能的地球来源后，彭齐亚斯和威尔逊开始怀疑这个信号可能是来自于宇宙的。他们找到了普林斯顿大学的一组科学家，这组科学家在寻找大爆炸留下的背景辐射的证据。最终，他们确认这个信号正是宇宙微波背景辐射，这一发现为宇宙大爆炸理论提供了重要的证据。因此，彭齐亚斯和威尔逊因此发现在1978年获得了诺贝尔物理学奖。
当我们谈论电视机的杂音，我们通常指的是当电视机未接收到任何有效的广播信号时，屏幕上显示的白色噪声。这种噪声其实是由许多随机的电子在电视机内部产生的，而这些电子会被电视机的电子束“读取”并在屏幕上显示出来。这就是我们所说的“雪花屏”。
但有趣的是，科学家估计约1%的电视机的“雪花屏”效应实际上是由宇宙微波背景辐射引起的。这是因为宇宙微波背景辐射在所有方向都是均匀的，而且无处不在，甚至能穿过你家的墙壁和电视机的塑料壳。因此，电视机的天线可能会接收到来自宇宙微波背景辐射的微弱信号，这些信号会和电视机内部产生的随机电子混淆在一起，形成我们看到的“雪花屏”。
1965年，阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊在调试贝尔实验室的一台大型射电望远镜时，无意中发现了微波背景辐射。他们原本试图找出望远镜收到的神秘噪音来源，然而，无论他们如何清理设备或调整参数，这种持续的噪音都无法消除。最后，他们意识到这个噪音可能来自地球以外的某个地方，这就是微波背景辐射的首次发现，也是宇宙大爆炸理论得到的一项重要实证。
后来，通过更高级的技术设备，如科斯莫斯和普朗克卫星，科学家们得到了更加精确的微波背景辐射数据。这些卫星采集的数据表明，微波背景辐射的频谱完全符合理论预期的黑体辐射曲线，这进一步支持了宇宙微波背景辐射的存在。
现在让我们来看看电视机的杂音如何与微波背景辐射相联系。在没有信号输入的情况下，电视机会显示一种称为“雪花”的随机噪音。然而，不为人知的是，这其中约有1%的噪音实际上是由于电视机天线接收到的来自宇宙的微波背景辐射。虽然这个比例并不大，但确实证明了微波背景辐射在日常生活中的存在。此外，射电望远镜等设备也能接收和测量这些微波信号，从而帮助科学家更准确地研究和理解微波背景辐射。
宇宙微波背景辐射的发现是天文学史上的一大里程碑，它在很大程度上改变了我们对宇宙起源和演化的理解。
首先，这个发现为宇宙大爆炸理论提供了强有力的证据。微波背景辐射的存在与宇宙大爆炸理论的预期完全相符，它表明宇宙曾经处于极高的温度和密度状态，之后经过数十亿年的膨胀和冷却，形成了今天我们所看到的宇宙。因此，微波背景辐射的发现被视为宇宙大爆炸理论的一个重要支持点。
其次，微波背景辐射的研究对理解宇宙的大尺度结构提供了宝贵的信息。科学家发现微波背景辐射在天空中的分布并不完全均匀，而是存在微小的波动。这些波动被认为是早期宇宙中密度差异的遗迹，它们在宇宙的膨胀过程中被放大，最终形成了我们今天所看到的星系和星系团。
最后，微波背景辐射的发现也影响了我们日常生活中的一些方面。电视机的“雪花”噪音虽然对大多数人来说可能只是一个小小的困扰，但它却是宇宙最古老的信息之一。每次我们看到电视机的“雪花”噪音时，我们都在接触到宇宙大爆炸发生后的遗迹，这种体验无疑增加了我们对宇宙的惊奇和敬畏之感。
