美科学家探测到原初引力波 "看到"宇宙大爆炸声音

　　“宇宙中最不可理解的事情，就是宇宙是可以被理解的。”1915年，爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。

　　但爱因斯坦当时也指出引力波现象将极其微弱，他认为人类也许无法实际探测到它。

　　幸运的是，100年之后，北京时间2014年3月18日凌晨，哈佛大学史密松天体物理中心的约翰·科瓦克博士向世界宣布，他和他的射电天文学团队，发现了来自宇宙大爆炸的引力波证据！

　　这是138亿年前，创造宇宙的大爆炸产生的痕迹，我们将因此“看到”宇宙是怎么诞生的；这是宇宙暴涨理论的第一个直接证据；这也预示着人们将有能力进一步回答这个与生俱来的好奇：我们是怎么来的？

　　昨天，记者专访了浙江工业大学天体物理研究所副研究员武强，请他为大家解读这项科学界的重要里程碑。武强所在的团队，由引力和宇宙学国际知名专家、美国贝勒大学教授、浙江工业大学教授王安忠领衔，专门研究引力理论和宇宙学。

　　什么是原初引力波

　　是藏有宇宙信息的“黑匣子”

　　138亿年前。万物皆空。

　　“嘭！”一声，大爆炸发生了。

　　几乎是大爆炸发生的瞬间，仅隔了一亿亿亿分之一秒钟(0.000000000000000000000001秒)，婴儿时期的宇宙，突然发生了超光速的暴涨——长大了1百万亿亿亿亿亿亿亿亿亿倍。疾速膨胀戛然而止，这形成了今天我们所知的宇宙最初的样子(当然，这以后宇宙也一直在经历加速膨胀)。

　　想象在一个沙滩上，当潮水冲上沙滩时，波浪会卷起并搅动沙子。当潮水退下之后，沙子会留下波的痕迹，引力波在宇宙时空中，就是像这样的碰撞过后的涟漪。

　　“大爆炸发生时，就产生了原初引力波。”武强说，所以对宇宙来说，引力波就像宇宙的黑匣子——记录宇宙形成时的全过程；它也像活化石——不会因为时空的变幻，而消失，会久久回荡在时空中。

　　但是宇宙还在持续地膨胀，以至于这些原始的引力波对时空的搅动，就像爱因斯坦预言的一样，微不足道。

　　形象点说，如果引力波是波浪，正穿过海洋，那么要在海洋的另一边寻找它的足迹，几乎是不可能的。

　　引力波是怎么测到的

　　南极的射电望远镜看到了它

　　宇宙自其诞生后大约38万年以来，便充满辐射，它们叫做宇宙微波背景(CMB)辐射。这种辐射无处不在，它们是大爆炸的余烬。

　　微波背景辐射中的微波，因为被原子和电子散射而具有偏振性，新研究寻找的是一种叫做B模式的特殊偏振模式，其特点是会形成旋涡，是宇宙极早期的一种时空波动——原初引力波留下的独特印记。

　　研究人员说，他们意外发现了比“预想的强烈得多”的B模式偏振信号，确认它就是暴涨期间原初引力波穿越宇宙导致的。

　　对CMB的探测是通过射电望远镜BICEP2进行的，设备建在南极的阿蒙森·斯科特考察站。

　　这个位置，是有讲究的。

　　“南极冰盖之上，海拔超过2800米，大气稀薄；同样，这里的空气也很干燥，这些都是很有利的条件(水汽会阻挡微波传播)；另外南极无人居住，来自手机通讯及其他电子设备的干扰相对要小得多。”武强介绍。

　　不过武强告诉记者一个意外的消息：“其实我们之前，一直在等普朗克卫星的消息。因为欧空局在更早些时候就已经采集到了引力波存在的基本数据，完成了宇宙微波背景辐射数据的采集。但怎么就落在美国人后面了，大家也有点吃惊。”

　　吃死效率低的亏啊！“估计是庞杂的数据没有处理完，或者是还有些论据不够严谨。”

　　不管怎么样，一点不着急的欧空局科学家们，这几天可能要捶胸顿足了……

　　科学家还会做什么

　　探究大爆炸是怎么发生的

　　发现引力波，在很大程度上，将满足人类的原初好奇心，科学家可以通过还原原初引力波，发现宇宙形成时候的时空结构，这能进一步回答“宇宙是怎么形成的”、“我们是怎么来的”这样的问题。

　　这个发现，给全世界的研究者很大的鼓舞。

　　接下去科学家还会做什么？

　　“接下去，科学家还要再挖掘更深入的问题，比方说，大爆炸以后宇宙具体发生了什么。”

　　王安忠教授昨天在美国，他和同事们一边趴在网上看直播，一边越洋联线讨论。“上周末我们就知道他们的确发现了引力波，当时我们非常兴奋。”浙工大天体物理研究所对宇宙形成的研究，就是建立在引力波存在的假设上的，“说明我们的思路是对的！”

　　他说，浙工大天体物理研究所，接下来还将研究新的引力理论，能够产生我们现在看到的原初引力波，这相当于当年爱因斯坦的工作。

　　验证了广义相对论

　　物理学家集体向爱老致敬

　　在昨天凌晨新闻发布会直播结束后，物理学家集体向爱因斯坦致敬——找到了引力波，最想先告诉老爷子一下。

　　原初引力波是爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出的，它是宇宙诞生之初产生的一种时空波动，随着宇宙的演化而被削弱。

　　正是一个世纪前，爱因斯坦的推论，才有今天有关“宇宙大爆炸”的重大发现！

　　不过啊，真的可以大笑的，是美国理论物理学家、宇宙学家阿兰·古斯(Alan Guth)！因为这次发现可以说是找到了宇宙“暴涨”的第一个直接证据。

　　1979年12月，正在斯坦福大学工作的古斯形成了有关宇宙暴涨的思想，他认为宇宙在极早期，经历了一个短期的加速膨胀阶段。暴涨思想一经提出就在宇宙学界引起巨大轰动。

　　引力波的发现，同时证实了宇宙暴涨理论。

　　“我看了一段直播，在现场的阿兰真的一直坐在那里笑啊。”武强说。是啊，昨天理论物理学界的学者都肯定，阿兰拿诺奖是迟早的事儿。

　　生词

　　原初引力波

　　是爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出的，它是宇宙诞生之初产生的一种时空波动，随着宇宙的演化而被削弱，如同大爆炸的“余响”。

　　暴涨

　　科学界目前普遍认为，宇宙诞生于距今约138亿年前的一次“大爆炸”。在大爆炸之后不到1秒钟的原初时刻，宇宙曾在极短时间内经历了速度快到无法想象的急剧膨胀，这一过程称为“暴涨”。

　　微波背景辐射

　　宇宙大爆炸的“余烬”——是一种均匀散落在宇宙空间中的微弱电磁波，它如同埋藏在宇宙深处的“化石”，记录着早期宇宙的许多信息。

　　记者 章咪佳