宇宙大爆炸后曾经历过一次极其迅速的膨胀，由此产生的引力波与宇宙微波背景辐射相互作用，形成了这种独特的“B模”图案。图片来源：BICEP2 合作项目 今天，宇宙中传来一个大消息！来自南极BICEP2望远镜的研究人员BICEP2发现了古老的证据，证明宇宙在大爆炸后经历过一次极其迅速的膨胀，即所谓的暴胀理论。这项发现（尽管是间接的）揭示了比我们以往观测到的更早期的宇宙阶段，并为暴胀理论提供了关键证据。因此，它将我们对早期宇宙的认识模型从大爆炸后约一秒的时间向前推移到了事件发生后不到 10^-37 秒——这是一个惊人的飞跃（或回溯）。
暴胀理论演示
为了理解这一点，让我们回溯到大约 138 亿年前的大爆炸。这场宇宙的诞生、时空的起源，将宇宙推向了运动之中。然而，一些令人困扰的问题给大爆炸理论蒙上了一层阴影——其中之一就是宇宙为何如此均匀地分布。1980 年，暴胀理论应运而生，该理论认为，在大爆炸之后仅仅一瞬间，宇宙就经历了巨大的膨胀。这个理论的补充解释了宇宙为何相对均匀，并与我们已知的宇宙早期时刻的认识吻合。然而，宇宙学家缺乏直接证据证明暴胀理论。物理学家们认为，证明暴胀理论发生的一种方法是寻找其后续产生的引力波。这些基本上是时空“织物”中的涟漪——这就是宇宙的构成。然而，引力是一种相对较弱的力，所以我们只能希望探测到其中最大的波，这些波是由黑洞碰撞等巨大相互作用产生的。尽管暴胀是一件相对巨大的事件——它确实塑造了整个宇宙——但它产生的引力波现在已经太弱，无法直接测量。因此，研究人员转而寻找暴胀产生的引力波对光的影响。而且，并非任何光，而是宇宙微波背景辐射，这是大爆炸能量遗留下来的“回声”，在大约宇宙年龄 380,000 岁时产生。理论认为，当这种光与引力波相互作用时，会在光的偏振中产生一种独特的模式，称为 B 模。这种模式将是证明暴胀产生的引力波真实存在的直接证据，从而成为证明暴胀理论的关键证据。今天，科学家们宣布他们找到了这种模式。
但不仅如此！
如果这项发现得到证实（而且看起来很有可能——该团队显然花了 3 年时间反复检查自己的数据，以确保其可靠性，然后才公开发布），这对宇宙学来说将是一个巨大的消息。几十年来，人们一直在寻求暴胀理论的直接证据。*《自然》*杂志引用了暴胀理论的主要“发明者”艾伦·古斯（Alan Guth）的话说：“这是一个全新的、独立的宇宙学证据，表明暴胀模型是吻合的，”并补充说，这些发现“绝对”值得诺贝尔奖。但它对其他几个原因也很重要。首先，除了是暴胀理论的第一个证据外，它也是引力波的第一个直接证据。尽管一些天文台一直在（并将继续！）寻找这些引力波，但它们仍然非常难以找到。我们对这些扭曲时空的奇异涟漪掌握的数据越多，我们就越能理解宇宙本身，而这是朝着这个方向迈出的重要一步。另一个重要意义在于理解引力本身。它目前是四种基本力中唯一一种不能与量子力学很好地协调的力，量子力学解释了事物在最小尺度上的运作方式。在高温下（就像大爆炸后不久发现的那样），其他三种力甚至开始统一成一种超力。当今物理学最大的挑战之一是弄清楚引力如何（或者是否）能融入这个图景，而引力波可以源于本质上是量子现象的暴胀的发现，表明量子引力可能确实是可能的。一窥我们宇宙的最早几毫秒，以及即将到来的更宏大的问题——总而言之，这是科学界相当美好的一天。
