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人类能“看”到最远的地方是哪？假如你有一台能看无限远的望远镜，那么你是会看到宇宙的边界，还是会看到自己的后脑勺呢？
由于光的传播也需要时间，相比近处的光子，远处的光子要想被我们看到，那需要花费更多的时间，所以越远的景象意味着它在时间上越早。比如我们看月亮，其实看的是它1秒前的样子；我们看太阳，其实看到的是它8分多钟前的样子；晚上你看到的大部分星星，其实都是它们N多年前的样子。那么当你看得足够远时，你是否能看到宇宙诞生时的景象，甚至是奇点？
道理是这个道理，但很可惜，假如你真能看这么远，那你看到的不是大爆炸的奇点，而会是一堵“墙”，一堵任何光都无法穿透的“光墙”，它阻止了你对宇宙之初的窥探。
这堵神秘的“光墙”就是今天宇宙微波背景辐射的来源，它被称为“最后散射面（Surface of last scattering）”。最后散射面你可以理解为，它是宇宙早期光子被禁锢的边界。因为在宇宙刚刚诞生后的几十万年里，宇宙中到处都是刚刚形成的质子、电子，密度非常高。高到什么程度呢？高到光子根本无法自由传播。这时候的宇宙就像一块不透光的固体，光子在里面就像个无头苍蝇，四处乱撞，但始终被困在原地，没法传播。
后来，随着空间膨胀，宇宙的温度降低到了大约3000K，此时质子和电子纷纷告别了“单身”，相互结合形成了氢原子。于是，先前的“光墙”轰然倒塌，光子第一次获得了自由，终于可以畅通无阻地在宇宙中驰骋。这些摆脱了束缚的光子，便是宇宙的“第一缕光”，也是我们能“看”到的最远、最早的景象，它便是“宇宙微波背景辐射（Cosmic Microwave Background, CMB）”。
也就是说，背景辐射（或者说最后散射面）它是我们的“视觉”极限，再远的景象由于位于“光墙”之后，我们无论如何也无法“亲眼所见”。
难道说，宇宙早期的记录就这么永远丢了吗？
“光墙”“光墙”，虽然光穿不过，不代表其他东西也穿不过。比如有一种东西，它就有着极强的穿透力，甚至于你连它的存在都很难感知到，此时此刻，就有上万亿个从我们身体中穿过。没错，它就是“中微子（Neutrino）”。和光子形成的微波背景辐射（CMB）类似，理论上宇宙中也充斥着中微子构成的背景辐射，这被称为“中微子背景辐射（Cosmic Neutrino Background, CNB）”。
这是一种极其微弱的辐射。目前微波背景辐射的温度只有不到3K，但中微子背景辐射的温度比它还低，大约仅有不到2K。中微子背景辐射微弱主要有两个原因。首先是它出现的更早。微波背景辐射出现在宇宙大爆炸后大约38万年的时候，而中微子背景辐射最早可能出现在大爆炸后2秒左右，更早的出现意味着它更早开始了降温。
其次，中微子因为不参与电磁相互作用，所以它不会像光子那样有吸收能量（比如正负电子湮灭）升温的机会。也正因为它不参与电磁相互作用，所以质子和电子无法像束缚光子一样束缚中微子，因此“光墙”对它来说形同虚设。
加上中微子也不参与强相互作用，质量也非常小（甚至可能和光子一样没有质量），所以它的引力效应也可以忽略，因此，中微子从诞生的那一刻起，便可畅通无阻地在宇宙中穿行。如今，理论上每立方厘米就有300个来自大爆炸的残留中微子，并且每一个都携带着“光墙”另一端的信息。
然而“成也萧何，败也萧何”，正因为它那极强的穿透性以及比微波背景还低的温度，这使得我们想探测到这些残留中微子变得极为困难。
不过好消息是，早期的宇宙除了密度高以外并不平静，那里可能出现过一些短暂但能量巨大的爆发，比如原初黑洞的形成、量子涨落导致的时空坍缩等等，这类事件会在极短时间内释放出一批能量极高的中微子。这些高能中微子的能谱结构很特别，与普通的背景中微子明显不同。只要这些中微子在最后散射面形成之前能保持足够高的能量，那么哪怕它们数量不多，只要探测器灵敏度够高，那还是有可能被我们发现的。
然而随着宇宙的膨胀，即便这些中微子的能量再高，如今，经过了漫长的时间洗礼，它们的波长早已被拉得非常长，能量所剩无几，现阶段想直接探测到它们十分困难。那有什么比较可行的间接办法吗？
既然这些中微子当初的能量很高，假如当时高能量的它对周围环境带来了某种影响，那这种影响一旦被保留下来，即便我们没法直接对它进行观测，那也能通过观察它带来的影响来间接获知“光墙”外面的情况。
比如有科学家认为，早期的这些高能中微子可能会局部加热周围的空间，以至于会在微波背景上留下微小但特殊的“热斑” 。倘若这种爆发非常频繁，那它们甚至能在整体上表现出一定的涨落。无论是单个的热斑还是整体的涨落，它们都会与标准宇宙学模型预测的有所不同。假如这类事件真的存在，未来更高精度的微波背景探测设备就有机会发现它。
除了会影响微波背景外，这种中微子还是有一定概率能与物质发生反应，释放出正电子。这些正电子一旦出现，很快就会和周围的电子发生湮灭，产生特定能量的伽马光子。这些伽马光子随着宇宙经过百亿年的膨胀，如今已经变成具有特定能量的软X射线。这些软X射线的频率非常特殊，不符合已有的任何天体物理现象。更关键的是，由于是X射线，所以现有设备理论上就能探测到它。假如后续我们真的在软X射线背景里发现了这种特定的能谱，那意味着我们或许第一次“看”到了“光墙”之外的样子。
当然，这些方法都属于间接推测，除非是直接探测到残留中微子，否则都不算直接“看”到“光墙”另一边。
其实除了中微子，理论上还有一个东西穿透力更强，“光墙”也拿它没辙，欸，就是引力。在宇宙的极早期（对，比中微子背景辐射出现的还早，大概在暴胀时期），当时高密度区域的量子涨落可能会催生出大量的低频引力波。这些低频引力波经过暴胀以及百亿年空间膨胀的“拉伸”，如今，它们的波长已经远远超过光年量级，它们就是科学家预言的“原初引力波（primordial gravitational waves）”。
无论是LIGO这样的“地基”引力波探测器，还是LISA这样的“天基”引力波探测器，面对这种极低频率的引力波，它们全都无能为力。目前唯一可行的方法是一种被称为“脉冲星计时阵列（Pulsar Timing Array, PTA）”的方式。因为脉冲星的距离至少是以“光年”来计，如果能够选取多颗脉冲星，把它们组成阵列，那就相当于构建了一个光年尺度的引力波探测器，理论上能够探测到nHz级别、甚至是上千年才振荡一次的pHz级别的引力波。但是即使是这样，探测原初引力波仍然是一项极为困难的挑战。
不管是原初引力波，还是宇宙早期的高能中微子，假如有一天我们真的捕捉到了它们，那对人类来说绝对是个里程碑式的事件。因为它意味着我们对宇宙早期的研究终于可以跳出理论推测的桎梏，真正得以窥见“光墙”之外、宇宙诞生之初的终极图景。
Leo Stodolsky and Joseph Silk. Positron signal from the early Univere. Physical Review D. 111, L121304. (2025)
Leo Stodolsky and Joseph Silk. Signals of Bursts from the Very Early Universe. The Astrophysical Journal. 992(2). 197. (2025)
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