物理學(xué)家還沒有找到直接證明宇宙大爆炸的第一個(gè)證據(jù)，大約在140億年以前，人類居于其中的宇宙誕生于突如其來的大爆炸，直到天地萬物的逐漸呈現(xiàn)，宇宙誕生的物理事件被天體物理學(xué)家稱為宇宙大爆炸，在宇宙誕生的起點(diǎn)或在宇宙發(fā)生大爆炸之后的億萬分之一秒或零到10的負(fù)35次方秒的一剎那時(shí)間，宇宙奇點(diǎn)出現(xiàn)了幾何級(jí)數(shù)的極速膨脹，速率不均衡的膨脹將宇宙時(shí)空拉伸到地球上最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡也觀測不到的地方。已有多種證據(jù)支持的宇宙大爆炸理論，但宇宙誕生的理論模型需要獲得直接觀測的證明。國際科學(xué)合作的研究項(xiàng)目（BICEP2）的發(fā)言人曾經(jīng)發(fā)布了一個(gè)震驚科學(xué)界的大發(fā)現(xiàn)，他們似乎找到了宇宙大爆炸的第一個(gè)直接證據(jù)。

國際合作團(tuán)隊(duì)的觀測證據(jù)是第一次測繪的引力波圖像，引力波是在宇宙時(shí)空中流動(dòng)的引力波紋，被稱之為宇宙大爆炸的第一次震蕩。引力波圖像最終能夠證實(shí)量子力學(xué)和廣義相對(duì)論極其深刻的融合性。哈佛·史密森尼天體物理研究中心的物理學(xué)家約翰·科瓦奇解釋說，今日宇宙學(xué)有一項(xiàng)最重要的目標(biāo)，就是探測“第一次大震蕩”的原初引力波?？茖W(xué)家在原初引力波的探測中付出了大量的精力，所有的努力旨在尋找原初引力波信號(hào)?？仆咂婺壳笆荁ICEP2合作項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人之一，突破性的成果源于BICEP2望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)，BICEP2項(xiàng)目依據(jù)對(duì)宇宙微波背景輻射的觀測，這是宇宙大爆炸之后遺留的微弱輻射，微小波動(dòng)的余輝為早期宇宙的形成提供了線索。

宇宙微波背景覆蓋整個(gè)天空，在微波背景的測量中發(fā)現(xiàn)了微小的溫度差異，從背景溫度的微小差異可以推斷，宇宙聚集成了物質(zhì)密度不同的區(qū)域，在物質(zhì)密集濃縮的區(qū)域、星系和星系團(tuán)在氣體云團(tuán)的擠壓過程中形成。宇宙微波背景呈現(xiàn)為微弱的光波，展現(xiàn)了光的所有屬性，包括光的偏振。太陽光在到達(dá)地球的之前受到了大氣層的阻隔，產(chǎn)生了偏振現(xiàn)象，避免了太陽光對(duì)地球表面的直射。人們戴上了偏光太陽鏡，就會(huì)減少太陽光對(duì)眼睛的直射，避開了耀眼炫目的光刺激。覆蓋太空的微波背景輻射受到原子和電子的阻隔作用，從背景輻射中產(chǎn)生了偏光效應(yīng)，微波光輻射被分散到各個(gè)方向。

加州理工學(xué)院噴氣推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家杰米·博克解釋說，國際合作團(tuán)隊(duì)主要尋找特別類型的偏光，也就是“B型偏光”，最古老的微波背景光線在偏振方向上呈現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或扭曲的樣式，。宇宙大爆炸引力波在穿越時(shí)空的過程中產(chǎn)生了擠壓效應(yīng)，早期引力波在擠壓宇宙微波背景時(shí)產(chǎn)生了特別的樣式，引力波好似光波一樣有了偏振樣式，物理學(xué)用“偏手性“定義了引力波的偏振性，左手或右手的偏振，左手或右手的旋轉(zhuǎn)。斯坦福大學(xué)直線加速器中心的物理學(xué)家郭朝林解釋說，“B型偏振”有漩渦結(jié)構(gòu)的樣式，這是非常獨(dú)特的引力波信號(hào)，由引力波的偏手性決定。合作團(tuán)隊(duì)第一次為穿越在早期宇宙的引力波繪制了直接觀測的圖像，郭朝林和杰米·博克擔(dān)任了國際合作團(tuán)隊(duì)的共同負(fù)責(zé)人。

合作團(tuán)隊(duì)在大約1到5度的空間范圍進(jìn)行了觀測，或?yàn)闈M月時(shí)空間幅度的2到10倍。合作團(tuán)隊(duì)的成員利用了遙遠(yuǎn)的南極望遠(yuǎn)鏡，寒冷、干燥而穩(wěn)定的南極大氣條件有利于天文的觀測。南極是地面最靠近太空的地方，干燥而晴朗的天空為天文觀測提供了清晰的外在條件，在地球上觀測宇宙大爆炸遺留的微波背景輻射時(shí)，南極是最完美的觀測地點(diǎn)。合作團(tuán)隊(duì)的成員對(duì)觀測的結(jié)果感到驚訝，在南極探測的“B型偏振”比有些宇宙學(xué)家預(yù)測的數(shù)值更大，經(jīng)過對(duì)3年多時(shí)間收集數(shù)據(jù)的謹(jǐn)慎分析，排除了任何可能的數(shù)據(jù)誤差，銀河系的大量塵埃產(chǎn)生了影響，但他們?cè)诜治鰯?shù)據(jù)之后認(rèn)為，銀河系塵埃不會(huì)對(duì)B型偏光樣式產(chǎn)生影響。

國際合作團(tuán)隊(duì)的共同負(fù)責(zé)人、明尼蘇達(dá)大學(xué)的物理學(xué)家克萊姆·普萊克解釋說，他們好似在一堆干草中尋找一根遺落的針，卻找到了一根鐵棒。哈佛大學(xué)的理論物理學(xué)家阿維·勒布對(duì)發(fā)現(xiàn)B型偏光的科學(xué)意義進(jìn)行了評(píng)論，觀測數(shù)據(jù)為對(duì)宇宙基本問題的深刻理解奠定了基礎(chǔ)，宇宙學(xué)的基本問題是人類為何存在，宇宙如何起源，觀測結(jié)果為宇宙大爆炸給出了確鑿證據(jù)，好似觀眾在體育場看到了發(fā)令槍的煙霧，觀測結(jié)果顯示，宇宙在膨脹過程中變得越來越宏偉。BICEP2制定了第二個(gè)階段的探測計(jì)劃，在BICEP和凱克陣列開展的天文合作觀測活動(dòng)中，形成了課題共同負(fù)責(zé)人的組織體系。

約翰·科瓦奇、克萊姆·普萊克、杰米·博克和郭朝林是4位共同的負(fù)責(zé)人，團(tuán)隊(duì)成員來自于不同的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，吸收了有才華的學(xué)生，開展了全球、全方位的合作，共同探尋宇宙起源的線索。參與合作研究的大學(xué)有加州大學(xué)圣迭戈分校、不列顛哥倫比亞大學(xué)、多倫多大學(xué)、卡迪夫大學(xué)、國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所、法國原子能委員會(huì)等。BICEP2合作項(xiàng)目接受了國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）的資助，NSF管理了BICEP2項(xiàng)目的南極觀測站，南極望遠(yuǎn)鏡為BICEP2項(xiàng)目的主要觀測工具，凱克基金會(huì)為望遠(yuǎn)鏡的研制和安裝給與了資金支持，NASA和噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室、摩爾基金會(huì)為科技人員開發(fā)的超靈敏度探測器陣列提供了經(jīng)費(fèi)，資金和技術(shù)的投入為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)努力完成探測的使命創(chuàng)造了條件。

（編譯：2021-3-18）