《引力波存在的直接證據被發現》

朱宗宏 王運永

（北京師範大學 100875）

哈佛大學- 史密松天體物理中心的約翰· 科瓦克博士向世界宣布，他和他的研究組利用設在南極的BICEP2 實驗設備，發現了宇宙大爆炸後產生的原初引力波存在的證據。困擾科學家數十年的物理學難題得到破解。這是自然科學的一項重要突破，具有極其深遠的意義。

BICEP2 是「宇宙泛星系偏振背景成像」的英文縮寫，它是建在南極冰蓋上的一組射電天文望遠鏡陣列，科學家用它對天空進行掃描，對 「宇宙微波背景輻射」進行探測。與傳統的微波背景輻射探測器不同，BICEP2 主要測量的不是溫度場的信息，而是引力波導致的獨特效應——宇宙微波背景輻射中的B模偏振形態。

宇宙大爆炸後不到10-34s 發生的暴漲過程中產生的引力波，按照自己的偏振特性將時空在一個方向壓縮的同時在另一方向拉伸，宇宙微波背景輻射是光的一種形式，具有偏振特性。當它經過被引力波畸變的空間時，原初引力波產生的效應疊加在宇宙微波背景上，在宇宙微波背景輻射中產生一種獨特的偏振模式 稱為B模式偏振，其特點是形成旋渦。原初引力波創造的B模偏振被暴漲放大之後可以達到足以被探測的水平。

BICEP2 探測器在微波背景輻射中發現的這種B引力波存在的直接證據被發現模偏振形態, 無疑是原初引力波留下的獨特印記，是原初引力波存在的有力證據。它有力地證明了宇宙大爆炸和暴漲理論的正確性，對研究宇宙起源具有十分重要的意義. 引力波、光線彎曲、水星近日點進動以及引力紅移是愛因斯坦廣義相對論的重要預言, 原初引力波的存在使全部預言都得到證實。完美無缺地對廣義相對論進行了驗證。

引力波是物質運動或物質體系的質量分布發生變化時產生的一種引力輻射，引力波源遍布整個宇宙空間。 我們知道，天文學的觀測和研究基於天體輻射,以引力波探測為基礎的引力波天文學是一門正在崛起的新興交叉科學，由於引力輻射獨特的物理機制和特性，使得引力波天文學研究的範圍更廣泛﹑更全面，物理分析更精確﹑更深刻。它以全新的探測理念和探測方法揭示宇宙的奧秘，探尋未知的天體和物質。它能提供其他天文觀測方法不可能獲得的信息，加深人們對宇宙中天體結構的認識，是繼以電磁輻射（包括射電、紅外線、可見光、紫外線、X 射線和伽瑪射線）為探測手段的傳統天文學之後，人類觀測宇宙的一個新窗口。對研究宇宙的起源和進化，拓展天文學的研究領域都有極其重要的意義。隨著引力波的發現，人類必將迎來引力波天文學蓬勃發展的新時代。

圖文來自：現代物理知識官方微博