在之前的章節中，我們大膽地猜測出了宇宙的歷史但是宇宙學家要如何知道數十億年前發生的事情呢?對此，他們又怎麼可能弄清楚若干光年之遙的星星上發生的事情呢?天文學和宇宙學(總的來說，它屬於宇宙的科學)受到了現實的諸多限制。我們無法做實驗，我們也沒有辦法去觸摸，但我們可以根據超越時空被我們獲得的證據來作出某些大膽的推論。我們已經發現，光為宇宙的其他部分提供了一種重要的連接。光子每秒鐘能運行30萬千米，從而能夠到達極遠的地方。然而，因為受到時間的限制，我們看到的是不同的發展階段的宇宙的構件。
我們觀測太陽還算是比較直接的，在觀測我們的這個近鄰時，我們看到的是它8分鐘之前的樣子。如果有方法能使太陽立即消失，那我們直到8分鐘之後才能夠知道，而且在這一小段時間內，我們的生活並不會被改變。萬有引力也是以光速運動，因此我們能夠持續看到太陽，並且會在它消失的8分鐘內，因受到萬有引力而仍然保持穩定。正如我們所看到的那樣，我們另一個最近的鄰居比鄰星出現在天空中時，我們看到的是它四年多之前的樣子，我們用肉眼能看到的仙女座星系則是它大約250萬年前的樣子。但是我們能看得更遠，不管是遠方的星系還是像類星體(見第10章)這樣的奇怪現象，現代的望遠鏡都能夠幫助我們看到宇宙的古老歷史和它的演化進程。
從原則上來說，如果擁有足夠強大的望遠鏡，我們最遠可以回溯到134億年前，來到宇宙變透明的那一刻。之前的光湮滅了，但當宇宙變得透明時，光就可以在宇宙中穿梭，並且能夠一直存在。在那個時候，它包含了具有極高能量的光子伽馬射線。但是自從光被釋放出來時，某些事情在數十億年之間已經發生了變化:宇宙在不斷擴張。記住，那是太空本身在不斷擴張。來自遙遠星系的光會受到影響，太空的擴張也同樣會對穿梭於其中的光產生類似的影響。光會產生紅移，它運行的時間越長，宇宙在其運行過程中擴張得就越大，從而產生更加明顯的紅移。從X射線、紫外線、可見光和紅外線到微波，高能量的光在運行過程中能量不斷降低。微波是一種光能較低的光微波常見於無線廣播中—但我們非常熟悉微波，因為它們擁有能夠讓水分子恰好活躍的能量。
這就使得它們可以利用物體內的水分使其升溫，比如微波在烤箱中的作用。時間回到1965年，新澤西州霍姆德爾的貝爾實驗室中的兩位研究人員嘗試利用一根天線來採集來自早期泰事達(Telstar)通訊衛星的信號，以此來繼續他們的天文學研究之路。在當時，人們就知道恆星並不僅僅釋放可見光，而且釋放出很寬的頻譜範圍內的電磁波譜其中包括無線電。威爾森和彭齊亞斯這兩位研究人員當時正在尋找銀河邊際的無線電輸出，但他們卻發現一種來自四面八方的均勻的背景雜音這就像是模擬電視在調頻時所產生的靜電幹擾事實上，視覺幹擾和雜音在一定程度上與威爾森和彭齊亞斯接收到的信號是一樣的。
曾有一段時間，無線電天文學家認為他們接收到的是地球幹擾。這可能是無線電天文學中的一個常見問題—幾米之外的真空吸塵器的故障馬達可能會生成一個錯誤的信號。但是，經過認真的分析，他們發現，它並不是來自於任何設備，他們的天線從任何方向接收到的信號都是相同強度的。另外，他們還懷疑這種神秘信號的起因是不斷積累的糞便引起的，因為一窩鴿子就棲息在寬角望遠鏡上但是，即使他們把這些鴿子趕走，並清理了金屬表面那種雜音仍然存在。
當他們與尋找這種信號的其他科學家交談時，他們才意識到自己接收到的是什麼東西。宇宙在37萬年左右逐漸變得透明化，考慮到它只是30多萬年前的殘留物，這種說法似乎有些不恰當的成分，但它確實讓我們深入洞察到了最早期的宇宙觀。這種輻射把我們帶回到了光能夠讓我們看到的地方。從原則上來說，我們還可以更進一步在大爆炸發生後的一秒鐘左右，宇宙對另一種粒子微中子來說是透明的。
微中子大量出現於核反應中。例如，太陽會噴射出極大數量的微中子。每秒大約有50萬億的微中子穿過你的身體—但它們很難與其他粒子發生作用，因此我們並不會注意到它們，也不能直接探測到它們。微中子被想像出來，是為了解釋1930年核反應中某些損失的能量，但直到1956年，我們發現了一個微中子與另一個粒子所發生的罕見碰撞，從而才確定它的存在。微中子探測器經常被埋在礦山的地下深處。這裡蘊藏著大量的資源，人們會利用一系列新粒子探測器對其進行監測。實際上，來自其他粒子和外界的輻射都會被數米厚的巖石屏蔽，最好的猜測就是，當一個粒子衰落釋放出能量和其他粒子時，這些反應的起因肯定就是那些不斷席捲地球的微中子。
微中子探測器甚至被用於生成太陽的粗略圖—首個微中子望遠鏡。就好像要論證穿梭於普通物體中的微中子量，這張照片是通過穿過整個地球而獲得的，太陽則是位於探測器的遠側端。如果我們可以改進微中子探測器，我們可能就能宇宙存在的第一秒鐘探測到這種宇宙微中子背景輻射。然而目前，我們只能局限於微波給我們帶來的大爆炸後37萬年的景象。