1992年4月23日美国劳伦斯 · 伯克莱（Lawrence Berkeley）实验室的乔治 · 斯穆特（George F. Smoot）及其合作者们为宇宙创生的科学解释增添了又一篇章。在记者的照相机闪光和快门沙沙声中他们宣告，美国国家宇航局（NASA）的宇宙背景探索卫星（COBE）上的仪器已经检测到团块结构的遗迹。大约100亿年~150亿年前宇宙在大爆炸中诞生之后30万年便出现这种团块结构。实际上COBE可能已发现决定现代宇宙结构的原始蓝图。普林斯顿大学的杰里迈亚 · 奥斯特赖克（Jeremiah P. Ostrike）评论说：“从岩石中找到化石，就使物种的起源完全明瞭了，那么，现在COBE已经找到了原始宇宙的‘化石’。”COBE所发现的“化石”乃指弥漫于宇宙中的暗淡的微波辉光的变化，这种变化被认作是已探测到远古时宇宙背景的皱波。而皱波可能作为“晶种”，以促使星系和星系团形成。
COBE的发现一举对“大爆炸”理论给以有力的支持；同时也就摒弃了天文学家关于宇宙形成的大部分其他各种各样的模型。如果COBE没能找到足以说明问题的扰动，那么付出的代价会更高得多。在桑塔巴巴拉的加利福尼亚大学的菲立普 · 鲁宾（Philip Lnbin）博士认为，零结果会否定今日的所有理论。
COBE是1989年发射的，而大约在20年前，NASA的戈达德（Goddard）太空飞行中心就在设想发射这种卫星以供精确地测量宇宙背景辐射之用。COBE上的一套仪器，即所谓微分微波辐射仪（DMR）探测微波太空均匀性的偏离程度已有2年了。关于探测结果的传闻在天文界流传了数月，斯穆特和同事才在美国物理学会的年会上综合报道了他们的发现，对COBE发现的正式宣告激起了一轮新的科学辩论。这些发现是否真实？对于宇宙论又意味着什么？
1964年贝尔电话实验室的阿诺 · 彭齐亚斯（Arno A. Penzias ）和罗伯特 · 威尔孙（Robert W · Wilson）发现了微波背景。从那时起，微波背景成为宇宙论研究的关键。起初他们对这种从四面八方进入天线的奥妙的微波扰动感到迷惑不解。与普林斯顿大学的罗伯特迪克（Robert H. Dicke）谈话后他们明白，正是大爆炸理论，预示了微波的这种全天球分布。理论家们相信这种背景辐射是大爆炸的遗迹，大爆炸瞬间，宇宙是由带电粒子和辐射组成的温度极高的不透明“浓汤”。当宇宙的温度降至绝对温度3000度时（即大爆炸后30万年），质子和电子结合起来形成透明的中性氢原子。那时，物质和辐射各行其道。在过去150亿年膨胀过程中，辐射冷却到2.74 K。在如此低温下，除氦外，一切元素都凝结成固体了。威尔孙回忆说：“我并不是马上就接受这种宇宙论模型的。”尔后花了一年时间寻找背景扰动的其他来源，却毫无收获，这样才使威尔孙最终信服了。微波背景现在仍然是关于宇宙是始于温度极高的致密物质这个理论观念的主要证据之一。
COBE的主要目标之一是通过测量微波背景的频谱来检验上述理论正确与否，关于大爆炸的最简单模型预示，来自早期炽热宇宙辐射描绘出一条平滑的频谱（所谓黑体谱）曲1990年1月戈达德太空飞行中心的约翰 · 马瑟（John C. Mather）及其研究组成员在美国天文学会的会议上公布了COBE测得的微波频谱。马瑟用投影仪显示的频谱曲线看上去正像是一条完美的黑体谱曲线。在场的天文学家们情不自禁地为之鼓掌欢呼。
在过去的28年中宇宙学家一直在寻找大爆炸中因其不规则性而产生的辐射变化，但没能找到。最近COBE所提供的资料有助于解决这个相当困难的问题。同时天文学家们在不断增进对宇宙结构的尺度和复杂性的了解。对宇宙广袤天域的观测表明，星系组成大量层状结构和丝状结构：最大的结构从一边到另一边约有3亿光年宽，大概占可见宇宙半径的百分之三。观测者还发现星系和类星体非常遥远，故知它们只能在大爆炸后10亿年左右时形成。要产生这么巨大商遥远的天体，早期宇宙中的团块结构必然不会非常明显。引力提高了对均匀性的偏离程度，那些密度比平均值略大的区域有相互吸引到一起的倾向，而且不断地变得更集中，这样便使那些密度小的区域变得更稀疏。然而，在引力开始增强时，一些团块结构就可能已经存在了。在那些物质堆积的区域，引力的局域牵引从射出的光子（电磁辐射的单个粒子）获取能量，于是所产生的背景辐射的温度显得较低。同样道理，低密度区域的温度显得较高一些，因此新生结构必然显示为一些微波太空中各区域的不同温度分布。
使大爆炸理论的支持者很为难的是对于微波背景越来越精确的研究继续显示出辐射的完全均匀性。理论家们被迫调整模型使之适应更小的初始密度扰动，但是他们知道，从某个意义上说，若没有可检测的温度变化，大爆炸宇宙论就无法成立。COBE的精密仪器似乎已帮助解决了这个问题。检测到的温度扰动和太空中的平均温度只相差3×10-7K，接近COBE仪器灵敏度的极限。当问斯穆特先生对于测定结果是否有把握时，他笑着说；以自身名誉担保这些结果是真实的。尽管如此，但“真实”是有点模糊的措词。COBE测得的微波太空图受仪器噪声的支配，该图所示的大约三分之二的扰动不是来自初始的宇宙，而是来自COBE本身或附近的其他干扰源。图上显示的某些扰动代表真正的信号，但是COBE的科学家们至今还说不出是哪一些扰动。戈达德太空飞行中心的查尔斯 · 贝内特（Charles L. Bennett）负责CORE微波辐射仪，他告诫说：“我不能十分强调这一点，你不能看到任何一点就说‘那便是一个宇宙扰动’”。他还解释说：只有应用数学分析技巧，诸如统计平均法才能证明有些扰动不是仪器所造成的假象。不能确定的原因在于要说明除宇宙背景外的那些微波辐射源乃是个很艰巨的任务。我们银河系就会辐射出大量的微波。而为了显露背景信号，贝内特和同事们未把银河系的微波计算在内，但是，其他星系也辐射微波，而且星系团的热气云还带来它们自己很小的温度扰动。
这些非宇宙背景的信号必然只是出现在较小的角度范围内，然而COBE观测太空很大范围的区域，达七度之宽，为月亮表观面积宽度的200倍，COBE观测到一些单个星系的微波辐射的平均值。洛杉矶的加利福尼亚大学的爱德华 · 赖特（Edward L. Wright）为了弄明白COBE所测到的信号在太空图上的位置是否与那些已知的较近星系团相一致而作了核对，结果发现是不一致的。尽管这样，有些天文学家们仍然有点怀疑。哈佛大学天文台和史密松天文台的约翰 · 赫齐拉（John P. Huchra）平时喜欢吹毛求疵，他认为微波扰动并非由大爆炸之后马上出现的密度变化所引起的，而是由以前不明种类的附近天体产生的。虽然如此，大部分宇宙学家在表观意义上接受了COBE的观测结果并努力去理解其本质涵义。遭受最明显损失的是一些理论，其中密度、能量和场的，疵点——非连续点（诸如区域的交界或“织构”）被当作由以绕其而形成星系的核心。上述理论预言存在一些特别剧烈的温度扰动，但COBE并没有观测到。
至今为止COBE观测结果的最大受益者是暴膨宇宙论。该理论对大爆炸假说作了为大众所欢迎的精心补充，此乃由麻省理工学院的阿兰 · 古斯（Alan H. Guth）博士于1980年所完成的，并由斯坦福大学的安德烈 · 林德（Andrei D. Linde）和宾夕法尼亚大学的保罗 · 斯坦哈特（paul Steinhardt）再行加工改进，在这个模型中，宇宙在诞生后不久经历了一个很短的阶段，那时自然力的行为与目今十分不同，以致引力实际上变成排斥作用。结果，在大约10-32秒中宇宙暴膨了1030倍或者更多些、暴膨说引起了许多宇宙论学者的兴趣，因为它解释了两个宇宙难题。为什么微波背景沿所有方向的温度实际上都相同*为什么宇宙的密度接近于它最终停止暴膨时所要求的密度值。在暴膨时，温度局域变化扩展并趋于平均化，同时空间几何变得平坦了（不管初始形状如何）。暴胀还提供一种创生宇宙结构的机制，在暴膨的最初时刻，随着宇宙的其余部分变成密度较高的宏观区域，微小的量子能振动也扩大了。那些高密度区域可能演化成星系团和超星系团。
暴膨模型预言高密度区应该有一个尺度不变分布（高斯分布），即变化的形式在所有不同的角度尺度会显得定性一致。COBE观测到的只是太空的这样一种热点和冷点的分布。然而古斯很快注意到，虽然COBE的观测结果与暴胀学说相符合，但并非就此证实了这个假说。
理论学家们对下其他宇宙论是否存留的问题观点不一。赖特等人选用一种被称之为等曲率模型的理论，而该模型与COBE观测结果相悖逆，有人问普林斯顿大学的詹姆斯 · 皮布尔斯（P. James E. Peebles）：他对于这个模型的工作是否已被废弃？他回答说，“哦！决没有！”几位宇宙学家评论如下：那些凭借宇宙弦形成宇宙结构的理论，可以与COBE观测结果相匹配，该理论中的超密弯曲弦场的疵点与太空中的结构相对应。但奥斯特赖克很怀疑“宇宙弦”的命运会比“结构”更好些。
尽管人们选择了这种特殊的宇宙论模型，由COBE的太空图引出一个令人困惑的问题。温度扰动非常小，大约仅为十万分之一。其他实验亦表明在更小的角度范围里的扰动也是极其微小的。这么微小的变化不可能在大爆炸后的10亿年或20亿年中轻易地产生其结构有条不紊的稠密星系。直到宇宙变得对辐射透明时为止，普通物质是不可能积聚成稠密结构的 · 即使在透明时，辐射会使物质保持很高的温度，以致它们也不能很快聚合起来成为星系。
最近几年，宇宙学家提议，宇宙还包含箄二种成分一冷暗物质，它们聚合成块会容易得多。存在暗物质的假设与暴膨宇宙论相适应，因为这种假设模型预言，宇宙极稠密，足以阻止目今的暴膨。天文学家们所能测出的发光物质的密度仅占临界密度的百分之一左右。为了让暗物质有助于形成星系，它们一定由不与电磁辐射相互作用的粒子组成，并被称为不含重子的暗物质。质子、中子和电子均被排斥在外。理论家们列出了一张看上去颇为冗长的候选粒子名单。高能物理实验排除了一种又一种候选粒子的可能性，任何一种粒子都未得到肯定。
冷暗物质还有其他问题。一些包含冷暗物质的宇宙论模型能够说明大星系团和超大星系团的成因。另一些模型则能说明个别星系形成的原因，可是没有一个模型能够同时说明两种原因。因此有些探索者猜想冷暗物质会被证明是一种幻想。彭齐亚斯说：“物理学家极其勉强地接受天文学所揭示的东西 · ”他认为：不太稠密的宇宙只包含普通物质，皮布尔斯亦同意此观点，他说，“冷暗物质假设是没有生命力的。”
另一方面，暴膨宇宙论回答了关于大爆炸的几个最基本的问题、大爆炸假说十分需求宇宙中存在大量非重子暗物质。（只含普通物质的稠密宇宙，或许其结构完全不像所观测到的那样。）对于星系的大范围移动的研究也表明宇宙被非重子暗物质所控制。并且理论家们如果放弃这种奇妙的粒子，那么就不得不凭空想象出另一种导致星系很快形成的机制。
现今的宇宙论模型都没有考虑磁场。虽然少数的探索者相信磁场与星系的形成密切相关，但是诺贝尔奖获得者汉纳斯 · 阿尔弗文（Hannes Alfven）等坚持不同意见。贝尔实验室的安东尼 · 泰森（J. Antory Tyson）全面绘制了星系团周围的暗物质的分布图。他猜想宇宙结构是经过“一些别的病态过程”（或许是黑洞）而产生。并且总有可能一些全新的机制尚待发现。
倾听了这一回合的辩论，人们可能会觉得很难回想起，自从不到30年前发现了微波背景以来，宇宙论理论已经发展到了什么程度。彭齐亚斯回想起当他开始着手研究时，根本没有观测资料来检验理论。在四月份的记者招待会上斯穆特心满意足地一再说：“这是宇宙论的黄金时代。”
当前宇宙论的一些概念成立与否取决于对微波背景的更精细的测量。因其视界很宽阔，COBE所观测到的宇宙早期的最小征状就相当于那么大范围天域（超出天文学家从外层空间观测到星系分布最大区域尺度）里的面貌。仔细考察微波天空较小区域（弧分尺度）的面貌将会得到更直接的资料以了解目今的星系和星系团是如何形成的。事实上，这样的研究已经进行了多年。但是天文学家们一直未曾观测到天空中温度的任何非均匀性。鲁宾博士承认：“这的确不是一个令人舒心的局面，但还不至于与COBE尔今的观测结果针锋相对地相抵触，”
现在，COBE已显示了温度变化的数量，那么其他的研究者将更明白实验需要多高的精确度。鲁宾及其同事们正在分析从气球微波望远镜发回的资料并准备今年秋天进行另一次飞行。他说：“不久我们确实会看到一些东西的。这种形势不会失落什么，倘若COBE的观测结果是错误的，并没有扰动，那会使人更兴奋。”同时COBE的科学家们并不满足于已有的成就。赖特许诺，待到1994年COBE完成其使命时，微波测量的噪声会小得多，于是最终可指着太空图上的一个浓点肯定地说：“那就是一个宇宙扰动。”
宇宙论将如何改变其面貌，大家都说不准，鲁宾说：“每一代人都以为有了答案，但每一代人对自然的探索都显得力不认心。甚至当COBE的测量似乎使暴膨加冷暗物质”的方案占优势时，智力构思也出现了缝隙。最近对宇宙膨胀速率的测量结果暗示，暴膨模型可能荒谬地要求宇宙比它所包含的天体更年轻。宇宙学家正在考虑增添另一种暗物质成分（热暗物质）来支持他们宇宙模型的结构形式。
几乎没人怀疑大爆炸本身的可靠性。但另一方面，没人知道如何把宇宙起源时的主要状态与现在宇宙的主要状态直接联系起来，奥斯特赖克严厉地谴责那么些人：“他们像对待不得不信仰的神学那样去对待宇宙论。然而这是科学！”宇宙花费了几十亿年的时间撰写了它的创生演化历史，毫无疑问，有朝一日人类将会读懂这部历史的。
〔Scientific American，1992年7月号〕