3月17日，物理學(xué)家阿蘭·古斯（左一）、羅伯特·威爾遜（左二）和安德烈·林德在哈佛－史密森天體物理學(xué)中心參加新聞發(fā)布會
3月17日，哈佛－史密森天體物理學(xué)中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）對外發(fā)布科學(xué)新聞，其實(shí)早在一周前，“哈佛－史密森天體物理學(xué)中心即將對外發(fā)布新聞”的消息就已經(jīng)使整個物理學(xué)界充滿了興奮、激動和期待。物理學(xué)家們對這條新聞的內(nèi)容已經(jīng)事先猜測得八九不離十，果然，一組由多個研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家組成的觀測小組在南極利用射電望遠(yuǎn)鏡觀測，他們分析了近幾年的觀測數(shù)據(jù)后，終于正式宣布在宇宙微波背景輻射（Cosmic Microwave Background）中發(fā)現(xiàn)了其中的B模式偏振現(xiàn)象，這與此前天體物理學(xué)家的理論預(yù)測完全相符，可以說他們找到了支持宇宙暴脹理論最為有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
這個宇宙學(xué)的最新發(fā)現(xiàn)，迅速在全世界引起了巨大反響。美國加州理工學(xué)院的理論物理學(xué)家肖恩·卡羅爾（Sean Carrol）說：“除非是找到了地球以外的生命或是發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)的本質(zhì)，沒有比這更為偉大的宇宙學(xué)發(fā)現(xiàn)了?！泵绹槭±砉W(xué)院的物理學(xué)家、諾貝爾物理獎得主弗蘭克·維爾切克（Frank Wilczek）評論道，（這個發(fā)現(xiàn)是）“大膽與極簡主義的勝利”；他隨后又評論道，“大自然的品位很不錯”。
世界性的關(guān)注與無人比肩的聲譽(yù)隨之而來，人們預(yù)測宇宙暴脹理論最初的提出者，麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家阿蘭·古斯（Alan Guth）與剛剛?cè)〉脹Q定性實(shí)驗(yàn)證據(jù)的南極觀測團(tuán)隊的領(lǐng)導(dǎo)者約翰·科瓦奇（John Kovac）將是下一屆諾貝爾物理獎的最熱門人選，但是整個物理學(xué)界可能仍然需要一段時間才能真正認(rèn)識到這個實(shí)驗(yàn)證據(jù)的發(fā)現(xiàn)給宇宙學(xué)與理論物理學(xué)研究所帶來的深遠(yuǎn)影響。
宇宙學(xué)家們此前已經(jīng)可以認(rèn)定，我們的宇宙誕生于大約138億年前的一次宇宙大爆炸（Big Bang），時間與空間，一切自此開始。在1964年，美國射電天文學(xué)家阿諾·彭齊亞斯（Arno Penzias）與羅伯特·威爾遜（Robert Wilson）共同發(fā)現(xiàn)了宇宙大爆炸在現(xiàn)今宇宙中的回響——宇宙微波背景輻射，這使得大爆炸成為宇宙學(xué)研究中被公認(rèn)的基礎(chǔ)理論，他們也因此獲得了1978年的諾貝爾物理獎。但是人們對于宇宙的早期經(jīng)歷仍然充滿好奇，一個起源于一次大爆炸的宇宙是如何成長為如今空蕩蕩的、平坦的宇宙？為什么宇宙的各處物質(zhì)分布非常均勻？為什么宇宙空間的曲率非常低？針對這些疑問，阿蘭·古斯在1990年大膽提出“宇宙暴脹”模型，根據(jù)這個模型，宇宙在大爆炸后很短的時間內(nèi)，經(jīng)歷了一次指數(shù)級的“暴脹”，這次暴脹發(fā)生的原因、持續(xù)時間現(xiàn)在還不清楚，這次暴脹的能量隨后轉(zhuǎn)化為宇宙中的普通物質(zhì)與輻射，也正是這次暴脹造就了一個各處均勻的、空間曲率極低的宇宙。
宇宙暴脹模型解釋了人們對于宇宙現(xiàn)狀的很多疑問，但是這個模型需要真正的宇宙學(xué)觀測數(shù)據(jù)來證實(shí)。如果尚處在嬰兒時期的宇宙真的在短時間內(nèi)發(fā)生了一次指數(shù)級的暴脹，那么根據(jù)廣義相對論的預(yù)測，整個宇宙中應(yīng)該存在著這次暴脹所產(chǎn)生的引力波痕跡。引力波與電磁波的形式相似，它是一種空間的褶皺，在空間中以光速傳播，對空間自身進(jìn)行擠壓或是拉伸。但是引力波的效應(yīng)太過微弱，此前，人們對于這種僅僅存在于理論中的引力波是否能真正被實(shí)驗(yàn)探測到，或是它是否真正存在都一直有疑慮。但是，宇宙學(xué)家有可能探測到宇宙暴脹時期所產(chǎn)生的引力波存在的證據(jù)，這種證據(jù)就是它在宇宙微波背景輻射中造成的偏振現(xiàn)象。早在1996年，就有宇宙學(xué)家預(yù)測，這種太初的引力波可能使宇宙微波背景輻射產(chǎn)生B模式偏振，這是一種漩渦狀的偏振現(xiàn)象，如果可以探測到這種現(xiàn)象，不光將是引力波存在的直接證據(jù)，也將是對宇宙暴脹理論最有力的支持。
約翰·科瓦奇所領(lǐng)導(dǎo)的宇宙微波背景輻射探測小組正是為了探測在宇宙微波背景輻射中的這種B模式偏振現(xiàn)象，他們選擇在遠(yuǎn)離電磁干擾的南極探測站，利用BICEP2射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測。要探測到這種極其細(xì)微的偏振現(xiàn)象，探測器必須極其靈敏，并且可以分辨出偏振的模式。實(shí)際上，即使沒有太初引力波的存在，宇宙微波背景輻射自身也會產(chǎn)生某種程度的偏振現(xiàn)象，這種偏振首先被DASI望遠(yuǎn)鏡觀測到，但是并不能作為支持暴脹理論的證據(jù)。相比于前任，在2006至2008年間進(jìn)行探測的只有49個探測器的BICEP1望遠(yuǎn)鏡，在2010至2012年間進(jìn)行探測的BICEP2探測器由512個超導(dǎo)探測器構(gòu)成（計劃將于2014年開始工作的BICEP3望遠(yuǎn)鏡則將由2560個探測器構(gòu)成），在經(jīng)過了3年的探測后，科學(xué)家們把所得到的探測數(shù)據(jù)與此前BICEP1得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較?？茖W(xué)家們把利用BICEP2得到的探測數(shù)據(jù)繪制成一個宇宙中某一區(qū)域的微波背景輻射的偏振地圖，并且把偏振分解為E模式和B模式。宇宙中的其他信號，以及在觀測過程中的干擾，都會在宇宙微波背景輻射中產(chǎn)生E模式的偏振，但是只有太初引力波的影響才會同時產(chǎn)生E模式與B模式的偏振，這才使得此次對于B模式偏振的觀測數(shù)據(jù)與結(jié)論顯得格外令人信服。
正是利用這種具有極高精度，可以分辨一千萬分之一開爾文溫度差別的射電望遠(yuǎn)鏡，并且排除了在宇宙中引力透鏡現(xiàn)象和宇宙塵埃對于觀測數(shù)據(jù)的影響，約翰·科瓦奇的團(tuán)隊以相當(dāng)高的可信度宣布，他們在宇宙微波背景輻射中發(fā)現(xiàn)了太初引力波存在的證據(jù)，這個發(fā)現(xiàn)，堪稱宇宙學(xué)研究中的“圣杯”。
現(xiàn)在還有一些宇宙學(xué)家在等待著歐洲空間局發(fā)射的普朗克衛(wèi)星在太空中獲得的最新數(shù)據(jù)對南極觀測小組的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，這個由多個研究機(jī)構(gòu)合作而首先發(fā)現(xiàn)的觀測結(jié)果一旦被科學(xué)界所證實(shí)和承認(rèn)，不僅將是近年來宇宙學(xué)研究最重要的發(fā)現(xiàn)之一，它對于基礎(chǔ)物理學(xué)研究的影響將更為深遠(yuǎn)。宇宙在誕生之初，處于一個量子態(tài)，而暴脹現(xiàn)象則一下將這個處于量子態(tài)的宇宙拉伸至宏觀領(lǐng)域，這個領(lǐng)域則是廣義相對論所適用的領(lǐng)域。目前，量子力學(xué)與廣義相對論存在著深刻的矛盾，B模式偏振的發(fā)現(xiàn)，把目前物理學(xué)界不可調(diào)和的兩大支柱——量子力學(xué)和廣義相對論緊緊地聯(lián)系在了一起。引力波的存在，說明引力可以被量子化，“引力子”（Graviton）正是引力場被量子化之后的產(chǎn)物，人們也許可以在時間的開端尋找結(jié)合這兩種分別描述微觀與宏觀現(xiàn)象的理論的結(jié)合點(diǎn)。
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