宇宙微波背景（又稱3K背景輻射）是宇宙學中「大爆炸」遺留下來的熱輻射。
微波背景輻射的發現不僅證實了大爆炸理論的正確性，而且也為我們帶來了宇宙早期的一些至關重要的信息，其中最主要的就是微波背景中的溫度波動，可以讓我們知道早期宇宙中的物質分布。那麼問題是：微波輻射中的溫度波動，也就是冷熱點是怎麼來的？它和物質分布有何關係？
微波輻射溫度波動的來源
1992 年發布的COBE探測器數據不但讓大爆炸理論獲得勝利，還帶給我們一項新的突破：首次確信偵測到大爆炸時期輻射背景的不均勻性。發現了在整個天空平均開氏2.73度的輻射水平中在某些區域微微熱一點或冷一點的區域。這些熱斑和冷斑足以告訴我們一個嚴肅的事實：宇宙並不是從完美的均勻狀態開始的！
但這並不等於說背景輻射本身是不均勻的，事實上，背景輻射在各個方向、所有位置上都十分勻稱，大爆炸發生之時，宇宙的任何一部分的內在溫度都不比其他部分熱一點或冷一點。這種不均勻其實來自某些區域的密度比平均值高一點或低一點。
當然這種密度差並不很大，否則我們今天看到的宇宙大尺度結構會呈現出明顯的不對稱特點。也正是這個幅度大約只有平均密度 0.003%的偏差，讓宇宙的大尺度結構顯現為今天的樣子，同時讓COBE的探測結果體現出了溫度的波動。
可是，如何理解在一致的輻射環境中會出現並不完全均勻的密度分布，並造成能量上的熱斑或冷斑呢？我們可以把年輕的宇宙中的密度分布想像成一片海面，那裡的波浪具有的典型高度是幾釐米（同時偶然會有幾十釐米的），但是這片海向下有若干千米深的水，在波浪最高的位置上，海水的總深度也只比平均深度多出很少一點，而在波谷的位置上總深度也只比平均深度差一點而已。只要把許多個波峰和波谷處的深度平均一下，就可以得到適用於這片海的標準深度值。
年輕時期的宇宙的密度狀況很像這片假想的海，雖然有些區域的密度輕微地超出平均密度，或比起平均密度顯得路有不足，但在很宏觀的層面（即讓密度整體平均之後）看來，其每個面積相仿的局部的密度也相差無幾。
那麼我們是如何掌握這些很細微的密度差別的呢？
要知道，我們並沒有辦法直接測得各個方向上宇宙在恆星尚未形成的時期擁有的密度值，我們能做的只是接收來自各個方向的、本身連續一致的輻射。這些輻射從那個仿如海面的歷史界面上誕生，其強度所帶的微小的峰和谷，指示著那些密度稍高或稍低的區域。
這些輻射自從離開最後的散射界面，其本性就四處皆同了：它們都擁有黑體輻射譜，光子的密度數值也都一樣，溫度也都精確一致。（當然，從技術層面來說，這些輻射本身仍然有著非常非常微弱的差別，特別是在最小尺度上看的時候。但是，只有對這個話題做極深入的學術討論時，才有必要考慮這些。）儘管輻射的性質如此統一，可那個界面（那個在輻射在成為自由的光子流之前最後與之相互作用過的時間界面）並非光滑完美。
輻射離開該界面（即度過該特定時刻）時，其所處的位置有特定的密度值，這個值是各處不盡相同：大部分區域的物質凝集程度當時僅輕微高於或輕微低於平均值，當然也有很少數的區域的該值與平均值差異略大。
宇南的最初 38萬年裡，每個光子都以極為驚人的頻度與等離子體物質發生碰撞並散射，這種散射直到宇宙中所有原子都中性化之後才終止。光子告別了最後一個與之作用的離子之後，會做一個史詩般的、漫長的直線旅行，它的波長也隨著宇宙的膨脹而逐漸拉大。
不過，光子要真正開始穿越宇宙到達我們眼睛的旅行，還需要先完成一項艱巨的任務：從由「最後散射」時的物質創造出的「引力勢阱」裡逃出來。具體說，光子完成這項任務有以下三種可能的情況：
如果光子當時所處的區域的密度屬於平均水平，那麼光子要逃出的「陷阱」的深度也是平均水平，所以它在這個過程中要通過引力紅移丟掉的能量也處於平均數量。其後它穿越宇宙時，它攜帶的能量是與宇宙中所有光子的平均黑體譜一致的。如果光子當時所處的區域的密度高於平均水平，那麼光子要逃出的「陷阱」的深度也會多於平均，它在這個過程中要通過引力紅移丟掉的能量也會因此大於平均數量。其後它穿越宇宙時，它攜帶的能量就會低於宇宙中所有光子的平均黑體譜。如果光子當時所處的區域的密度低於平均水平，那麼光子要逃出的「陷阱」的深度也會少於平均，它在這個過程中要通過引力紅移丟掉的能量也會因此小於平均數量。其後它穿越宇宙時，它攜帶的能量就會高於宇宙中所有光子的平均黑體譜。
因此，比如我們在微波背景輻射中觀測到一個區域有偏熱的溫度波動，就可以知道該區域的密度在宇宙年齡約為38萬年時是低於整體平均水平的。相反，如果我們觀察到某個天區有偏冷的溫度波動，就說明這個區域在當時的密度高於整體平均水平。
隨著時間軸的進展，密度偏高的區域就更有可能吸引到越來越多的物質，進而更容易出現諸如恆星、星系乃至星系團之類的結構；而密度偏低的區域就越發傾向於成為一片虛空。
COBE探測器是第一個對整個天球進行輻射溫度測定的儀器，後續的兩個這方面的探測器WMAP和「普朗克」(Planck）則在多個頻段上深入觀測了這些「冷斑」和「熱斑」，並將數據的量角精度提升到了少於0.5°。人類總算得到了一幅關於早期宇宙的溫度、密度、均勻程度的精細圖像，由此深入掌握了當前宇宙大尺度結構的根源，以及它那以百萬年、十億年為單位的演化，為當今的恆星、星團、星系和各種巨大的星系際空洞找到了歷史脈絡。