把138亿年的宇宙史压缩成一年日历。1月1日零点，大爆炸。此刻，是12月31日深夜。你大概会以为星空很快就亮起来了，但按这张日历算，整个宇宙从1月1日凌晨两点半左右开始，一直黑到1月3日或1月4日。这两天多的时间里，宇宙一盏灯都没开。这段漫长的黑夜，天文学家管它叫宇宙黑暗时代。
这并非文学修辞。它对应一个起止清晰的物理阶段。
灯是什么时候关的
大爆炸后约38万年，宇宙温度降到约3000开尔文，大致相当于一根白炽灯灯丝的温度。这个温度刚好低到让电子和原子核结合成中性原子，光子不再被自由电子反复碰撞，终于可以一路直飞。这批“解放”出来的光，就是今天布满整个天空的宇宙微波背景辐射（CMB，大爆炸留下的余晖，如今只剩约2.7开尔文）。它已被观测确证，也成为黑暗时代起点的直接证据。
光一解放，宇宙反而黑了。因为那时没有恒星，没有星系，也没有任何能发出可见光的物体，只剩中性氢和氦气体在引力作用下缓慢聚拢。一句话说，黑暗时代就是从宇宙第一缕背景光释放，到第一代恒星点亮之间那段没有任何星光的中场休息。
黑，但不是空的
可以把这段时期想象成电影院开场前的几分钟：幕布已经挂好，音响里放着低频的嗡鸣，观众还没入场，银幕上一格画面都没有。黑暗时代的宇宙也是如此：物质分布已经定型（背景辐射恰好把它“拍”了下来），引力在暗处不断把气体往一起聚拢，只是没有光把这一切显示出来。
这段时间有多长？第一代恒星（星族III，理论上由几乎纯氢、纯氦组成的最早一批恒星）出现的时刻，目前估计在大爆炸后1亿到2亿年之间；具体数字仍属理论预言与间接推断，尚无定论。膨胀也一直在继续：当时宇宙的尺度约为今天的一千一百一十分之一，气体被越拉越稀，温度一路降到几十开尔文。
没有光，怎么“看”
靠一条无线电谱线。中性氢原子会发出或吸收波长约21厘米、频率约1420兆赫的辐射，称为21厘米线。它不会被黑暗挡住，理论上可以把黑暗时代的气体分布“照”出来。2018年，EDGES实验曾报告探测到对应红移约17的吸收信号，强度约为预期值的两倍；但2022年印度的SARAS 3实验未能复现。目前尚无定论：这只是一场观测争议，还不是已确认的发现。
谁按下了开关
第一代恒星点燃后，强烈的紫外线把周围的中性氢重新电离，宇宙进入再电离时代。这个过程不是一瞬间完成的，估计从大爆炸后约2亿年一直拖到10亿年左右才基本结束。詹姆斯·韦布空间望远镜已经观测到红移超过14的早期星系，它们发出的光走了约135亿年才到我们这里，这批天体正是“开灯的人”的热门候选。
回到那张年历：1月3日前后，第一颗恒星点亮；到1月27日左右，宇宙基本变得透明。而写着“宇宙黑暗时代”的那一页，至今仍是半张白纸——21厘米线的信号还没有被稳稳抓住。
那么，如果按年历折算，黑暗时代只持续了两三天，在这短短的两三天里，宇宙究竟为后来的一切悄悄准备好了什么？
延伸阅读
- 《最初三分钟》，史蒂文·温伯格著——从大爆炸到黑暗时代前夕的经典科普。
- 纪录片《宇宙时空之旅》（Cosmos: A Spacetime Odyssey，2014）——涉及宇宙早期与背景辐射。
- NASA詹姆斯·韦布空间望远镜官网（webb.nasa.gov）与ESA普朗克任务页面——CMB与早期星系的第一手图像和数据。