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原初密度扰动起源于暴涨时期量子真空能的涨落。由于引力的不稳定性，这些不均匀性随时间而增长，并最终形成了当前宇宙中观测到的星系和大尺度结构。第一代发光天体会产生UV辐射而再次电离中性氢并维持其高度电离的状态。本论文描述了小幅度涨落的早期增长，经历了从暴涨时期到暗物质的最终塌缩和分裂，涵盖大于～10-4M☉的所有质量，以21厘米跃迁的相关过程为论述中心。21厘米亮温度涨落的功率谱估计使我们获得了对高红移宇宙的更深刻的理解。我们也讨论了探测红移21厘米线的低频射电观测，着重考虑了实验的灵敏度和存在的挑战。有关21厘米辐射的各方面理论工作和观测将大大提高我们对宇宙再电离时期结构形成的认识，这是宇宙历史中迄今尚未被探索的阶段。