据新华社电 美国科学家17日宣布，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。这一突破性的重大发现有望帮助弄清宇宙诞生之谜。
寻找“大爆炸”的“余响”
科学界目前普遍认为，宇宙诞生于距今约140亿年前的一次“大爆炸”。在大爆炸后不到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”。
为验证暴涨理论，美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构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。微波背景辐射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。
原初引力波的独特印记
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，随后经过3年多分析，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，并将帮助人们更详细地了解暴涨的过程。
美国亚利桑那州立大学理论物理学家劳伦斯·克劳斯在接受新华社记者采访时说，虽然这项成果还需要得到进一步验证，但“无论怎样，都令人激动”。如被证实，将“可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列”，有望获得诺贝尔奖。
广义相对论的胜利
爱因斯坦于1916年提出的广义相对论预言了原初引力波的存在，但科学界此前一直没有找到这种波存在的证据，新发现也意味着广义相对论的胜利。
值得一提的是，尽管直到广义相对论发表近百年后的今天，神秘的引力波才向人们一展真面目，但在此之前人们已经间接观测到它的存在。1974年，美国物理学家乔瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯首次发现一个双星系统。在这个系统中，两颗中子星亲密环绕并变得越来越接近，这意味着两颗星正在损失能量。由于其轨道变化与相对论的预测完全吻合，两名科学家认为能量正在以引力波的形式释放，这一发现让他们获得了1993年的诺贝尔奖。
科技述评
发现的四大意义
第一，这一发现填补了广义相对论实验验证的最后一块缺失的拼图。
过去近百年中，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证实，唯有原初引力波因信号极其微弱，技术上很难测量。剑桥大学博士、加拿大不列颠哥伦比亚大学的“C ITA国家研究员”马寅哲认为，原初引力波的发现是支持广义相对论的又一有力证据，相对论所预言的所有实验现象全部被验证。
第二，这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。
在天文学几百年来的发展过程中，几乎所有天文实验都是在收集光子。而根据标准宇宙大爆炸理论，大爆炸之后约40万年，光子、电子及其他粒子混在一起，宇宙处于晦暗的迷雾状态，光无法穿透。而引力波则不同，它诞生在宇宙大爆炸之初并以光速传播。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。
第三，这一发现有助于真正理解宇宙大爆炸原初时刻的物理过程。
根据上世纪80年代逐渐发展起来的暴涨理论，140亿年前，在大爆炸之后不到10的负35方秒的时间里，宇宙以指数速度急剧膨胀。原初引力波忠实记录了暴涨时期的物理过程。马寅哲告诉记者，现在关于大爆炸原初时刻的理论模型有数百个，但如果(美国科学家的)结果是真的，那么很多理论模型会被排除。
第四，这一发现意味着对宇宙微波背景辐射的测量将会进入下一个重要里程碑。
宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸的“余烬”，是一种弥漫在整个宇宙空间中的微弱电磁波信号。过去几十年中，人们测量微波背景辐射，其实主要测量的是温度场的信息，却一直没有测量到引力波的独特印记—B模式偏振。目前，全球多个小组在探测引力波，新发现无疑将极大鼓舞他们的士气，并促进有关国家进一步加大科研经费和人力资源投入。
新华社 林小春
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