詳解引力波：奠定宇宙暴漲理論堅實基礎

新浪科技訊 北京時間3月18日消息，天文學家們宣佈探測到了原初引力波，這是138億年前創造宇宙的大爆炸中生的痕跡。這項發現被認為是一項科學界的重要里程碑，但其中牽涉到許多不為公所熟悉的概念。《自然》雜誌對此給出了通俗易懂的解讀，以下便是一份採用問答方式呈現的有關引力波的基本背景知識。

問：請問此番BICEP2望遠鏡(BICEP即“宇宙泛星系偏震背景成像”的英文縮寫)的發現，其重要性在哪裏？

答：科學界們還將花費數年時間才能闡明此項發現的重要意義。但一些主要的方面已經清晰：

100年前，愛因斯坦在其理論中預言了引力波的存在，但他同時也指出這種現象將極其微弱，因此他認為人類將永遠也無法實際探測到它。而BICEP2的發現是最有力的證據，一種直接證據，證明引力波的確存在。

引力波的發現奠定了標準宇宙學一項關鍵理論的堅實基礎，這就是暴漲理論。該理論指出宇宙在誕生之初曾經經歷了短暫的劇烈膨脹。

在暴漲階段，宇宙的溫度——也即其中粒子所含的能量，超過目前世界上任何實驗室所能達到最高值的數萬億倍，甚至也超過了大型粒子加速器，如設在瑞士日內瓦附近的大型強子對撞機(LHC)中的粒子能量。

由於暴漲是一種量子現象，而引力波是經典物理學的一部分，因此這一現象構建起了聯繫這兩大領域的一座橋樑，也將成為首個證明引力也和其他自然力一樣具有量子本質的證據。

問：引力波究竟是什麼？

答：引力——根據愛因斯坦的廣義相對論，是質量對空間的扭曲——在大質量物體附近，空間將出現扭曲。但這種扭曲並不會一直停留在大質量物體近旁。尤其，愛因斯坦意識到這種扭曲將可以在宇宙中傳遞，就像是地震波在地殼中傳播一樣。但和地震波不同，引力波可以在空曠的宇宙中傳播，並且其傳播的速度是光速。

如果你能迎面觀察一道引力波，你會發現它輪流導致空間的拉伸和壓縮，從上下或左右的方向上出現扭曲。

問：暴漲是否是生引力波的唯一途徑？

答：不是。任何具有質量的物體，或是劇烈的加速過程都會生引力波。但現實是，只有那些災難性事件，如兩個黑洞相撞或合併這樣的劇烈事件所生的引力波才可能被我們探測到。全世界目前有數個天文台正致力於搜尋這種遙遠宇宙深處黑洞合併的信號。

問：為何我們不能直接探測引力波，而只能通過射電望遠鏡來進行檢測？

答：暴漲生的引力波仍然在宇宙中迴蕩。但它們太過微弱，以至難以直接探測。因此，科學家們另辟蹊徑，由於宇宙自其誕生后大約38萬年以來便充滿輻射，因此他們試圖從這些原始的粒子海洋中搜尋引力波留下的痕跡。這種粒子背景被稱作“宇宙微波背景輻射”(CMB)。對CMB的探測需要通過射電望遠鏡進行，因此也就只能借助射電望遠鏡來從這個背景中搜尋引力波生的微弱“漣漪”了。

問：為何這項研究是在南極進行的？

答：BICEP2設備建在南極的阿蒙森-斯科特考察站。這裏是南極冰蓋之上，海拔超過2800米。因此這裏的大氣很稀薄。同樣，這裏的空氣也很乾燥，這些都是很有利的條件，因為水氣會阻擋微波的傳播。另外南極洲几乎無人居住，因此來自手機通訊，電視機以及其他電子設備的干擾相對要小得多。(晨風)