本报记者 吴月辉

北京时间3月18日凌晨，来自美国哈佛大学史密森天体物理中心的科学家宣布，他们发现了原初引力波穿越婴儿宇宙留下的印记，这是宇宙刚刚诞生时急剧膨胀的首个直接证据。

美国航空航天局(NASA)称，这是迄今为止，证明宇宙暴涨理论最有力的证据。这一重大发现一旦证实，将有望帮助弄清宇宙诞生之谜，被认为是诺贝尔奖级别的重大成果。

这一实验的原理是什么？这一重大发现有何意义，它又会对理论物理研究产生哪些影响？我们国家在该领域的研究水平如何？本报记者就这些问题采访了相关专家。

原初引力波留下的独特印记，传递宇宙极早期的物理信息

据介绍，美国哈佛史密森天体物理学中心等机构的研究人员利用位于南极的BICEP2望远镜，对宇宙大爆炸的“余烬”——微波背景辐射进行观测。宇宙微波背景辐射的光子因为与电子发射散射而具有偏振性，新研究寻找的是一种叫作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。南极是地球上观测微波背景辐射的最佳地点之一，研究人员在这里意外发现了比“预想的强烈得多”的B模式偏振信号。

研究人员经过3年多的分析，排除了其他可能的来源，确认它就是暴涨期间原初引力波穿越宇宙导致的。这意味着宇宙暴涨理论获得迄今最有力的证据。

“探测到与原初引力波相关的B模式偏振信号，是对暴涨理论的重要检验。”北京大学物理学院教授范祖辉说。

宇宙是如何形成的？这一问题一直备受关注。

1932年，比利时牧师兼物理学家乔治 勒梅特首次提出现代宇宙大爆炸理论，认为宇宙由大约140亿年前发生的大爆炸形成。但大爆炸理论并没有与所有天文观测结果相吻合。为解释疑点，半个世纪后，麻省理工学院科学家阿兰 古斯等人提出“宇宙暴涨理论”，认为宇宙大爆炸后的极短暂时期内，曾经历过一个急剧快速膨胀的阶段，这就是“暴涨”。

“原初引力波会在微波背景辐射中留下痕迹，产生所谓的B模式偏振。”中科院高能物理研究所研究员夏俊卿说。

“B模式偏振的特点是会形成旋涡，可以说是原初引力波留下的独特印记。这一信号就如同信使，能将宇宙极早期的物理信息传递给我们。因此，探测到微波辐射中与原初引力波相关的B模式偏振信号，无疑是对暴涨理论的重要检验。”范祖辉说。

一直以来，测量宇宙微波背景辐射(CMB)是宇宙学研究领域最重要的研究方向。1989年，美国的COBE卫星最先发现了CMB的温度涨落各向异性，这一成果获得了2006年的诺贝尔奖；2002年，位于南极的DASI探测到了CMB的E模式极化信息。但是原初引力波的信号一直没有被观测到。

在天体物理学家看来，此次观测到的结果一旦被确认，将成为暴涨理论的首个直接观测证据。

是广义相对论的又一有力证据，宇宙学研究将进入新阶段

“原初引力波的发现，是广义相对论的又一有力证据。”中科院高能物理所研究员张新民说，“之前广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应都已获得证实。唯有原初引力波因信号极其微弱，很难测量，而一直徘徊在天文学家‘视线’之外。”

科学家普遍认为，这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。

从事引力波研究多年的美国亚利桑那州立大学理论物理学家劳伦斯 克劳斯表示，引力波被测量到，意味着人们可以通过引力波而一直追溯到大爆炸之后仅仅10的负35方秒的极早时期，同时引力波也可以作为另一种观测宇宙的手段，引力波天文学这门新学科的大门也由此打开。