宇宙微波背景辐射发现之初，测量到它的温度大约为3开，与宇宙大爆炸模型的预言十分接近。经过大量的测量，人们发现宇宙微波背景辐射确实具有黑体辐射谱，对应的温度约为2.73开。由此，科学家普遍相信宇宙微波背景辐射就是大爆炸后宇宙早期热平衡状态残留至今的余晖，所以无论朝哪个方向去测量，背景辐射温度都相同。
但是假如宇宙当初是绝对均匀的，那怎么会发展出今天的星系世界呢？因此，宇宙的早期一定有极其微小的不均匀，它是今天星系世界的“种子”。而且，这种不均匀也一定残留在宇宙微波背景辐射之中，所以必须更精确地测量宇宙微波背景辐射。测量出这种不均匀的空间分布，也就知道了星系诞生时的情况。
1989年11月18日，“宇宙背景探测卫星”（COBE）被送上了天，开始了它的太空历程。除了测量宇宙微波背景辐射的能谱和温度以外，它的另一个重要任务就是测量背景辐射的不均匀性，即它的“各向异性”。卫星上有一个仪器，叫“较差微波辐射计”，它有2个喇叭状天线，可以分别对准天空中相差60°的2个地方，然后用无线电较差方法测量它们的温度差。为了把外界干扰减到最小，它选择在银河微波辐射污染最低的频率上工作，卫星也设计成极地轨道，并沿昼夜分界线飞行。为了消除望远镜热发射的影响，望远镜还用液氮、氦4和氦3进行四重制冷，把仪器冷却到0.2开。
宇宙背景探测卫星（COBE）结构图
宇宙早期存在微小的各向异性很快得到了证实，观测数据表明在不同的方向上宇宙背景辐射温度有1/100000的涨落。不过，科学家非常谨慎，他们继续以高空科学气球和地面为基础开展一系列实验测量。最后各种实验都一致证实了卫星的观测结果。完成卫星实验的两位主要科学家斯穆特和马瑟，也因其出色的工作而荣获2006年度的诺贝尔物理学奖。
“宇宙背景探测卫星”的灵敏度和分辨率还不够高，所以后来的实验都作了改进，特别是分别于2001年和2009年发射的“威尔金森微波各向异性探测卫星”（WMAP）和“普朗克卫星”，性能比“宇宙背景探测卫星”提高了几十倍。因为有更高的分辨率，后来这些实验进一步发现了宇宙背景辐射中残留的宇宙早期不均匀性的遗迹，即早期宇宙中的声波振荡。早期宇宙充满了光子、电子和质子，在高温高密的条件下，它们之间频繁发生碰撞而处于热平衡状态。电子一方面受到光压并散射光子，另一方面又受到质子的电磁力和引力作用。这些物理过程造成宇宙中辐射和物质的疏密变化——声波振荡。当宇宙诞生38万年时，温度下降到3000开，物质与辐射不再相互作用（这称为退耦），而那一瞬间的辐射疏密变化也就残留在宇宙微波背景辐射之中。这种声波振荡信号对应的视角大约为1°，相应于38万年内声波走过的距离。
不同卫星以不同分辨率探测到的宇宙微波背景辐射
除了温度的涨落以外，“威尔金森微波各向异性探测卫星”还发现了宇宙微波背景辐射的偏振。偏振是光子被电子散射而产生的，退耦时同样残留在背景辐射之中。
宇宙微波背景辐射各向异性包含了宇宙早期极丰富的信息，对它的研究成为精确测量宇宙物质密度、宇宙几何形状以及研究宇宙早期演化等的极为重要的手段。（李剑龙）
【科学人】斯穆特和马瑟
乔治·斯穆特（左）和约翰·马瑟（右）
乔治·斯穆特（1945—）和约翰·马瑟（1946—）都是美国的宇宙学家和天体物理学家。斯穆特在1970年获得麻省理工学院粒子物理学博士学位，马瑟在1974年获得加利福尼亚大学伯克利分校物理学博士学位。1974年他们分别向美国航空航天局提出用卫星测量宇宙微波背景辐射及其各向异性的计划，这就是后来的“宇宙微波背景探测卫星”（COBE）。该计划获得了巨大的成功，他们因此获得了2006年度的诺贝尔物理学奖。
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