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时空结构中的涟漪有朝一日可能会为宇宙早期瞬间的活动提供观测证据，揭示出即使是最大的粒子对撞机目前也无法触及的高能过程。
所谓的引力波是阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的预测——移动的物体会扰乱时空，产生像船只在湖面上移动时产生的波浪。 但是，这些波往往很微妙，只有天体重量级事件才有望产生可探测到的效应。 迄今为止，只发现了引力波的间接证据，尽管已经建造了极其灵敏的探测器来寻找更直接的证据，例如来自附近灾难性事件（如两颗超高密度中子星碰撞）的波。
5月21日出版的《科学》杂志上的一篇评论文章介绍了探测更原始引力波的前景——这些引力波产生于早期宇宙，可能仍然可以通过它们在数十亿年前留下的印记或今天仍然存在的涟漪来探测到。
这种原始波可能为检验宇宙学模型（如暴胀）提供最佳手段，暴胀理论认为新生宇宙从一个微小的口袋膨胀到大约是其 1026 倍大小的东西，仅用了极短的时间。“很难想象有什么机制能够让我们直接观察到更接近创生瞬间的时间，”研究合著者、亚利桑那州立大学的理论物理学家劳伦斯·克劳斯说。（克劳斯是《大众科学》杂志的月度专栏作家，也是该杂志顾问委员会的成员。）
寻找引力波痕迹的首选地点是宇宙微波背景辐射 (CMB)，它是大爆炸后仅 38 万年的残余辐射。欧洲航天局的普朗克卫星于 2009 年发射，目前正在继 NASA 的前辈威尔金森微波各向异性探测器 (WMAP) 之后，测量 CMB 中的温度波动。 这些温度波动追踪了婴儿宇宙中密度较高和较低的区域，为宇宙及其组成结构的形成方式提供了重要的线索。
WMAP 制作的 CMB 地图为暴胀理论提供了助力，广泛肯定了暴胀模型对早期宇宙外观的预测，更精确的测量可能会提供进一步的证实。“我们认为形成宇宙微波背景中热点的相同事件可能产生了引力波，我们可以估计它们的强度，”克劳斯说。“至少有可能通过下一代卫星，我们将能够观察到它们的影响。”
穿过空间的引力波会在 CMB 的光子上留下微妙的偏振模式印记。 WMAP 的测量结果为这些波的普遍程度设定了上限，凭借普朗克更高的灵敏度，更新的航天器“可能会幸运地”探测到来自原始引力波的偏振，克劳斯说。
耶鲁大学宇宙学家理查德·伊斯特指出，CMB 测量已经提供了关于宇宙黎明的线索，尽管不是巨大的线索。* “事实上，一些暴胀情景已经被排除在外，因为它们会产生比当前测量（主要来自 WMAP 任务）允许的更多的引力波，”他说。 普朗克和其他实验现在正在努力将这些限制进一步降低。“因此，如果大自然对我们仁慈，我们可能会在未来几年内获得暴胀引力波的第一个证据，”伊斯特说。 如果普朗克及其同类探测器无法获得该证据，则可能需要更专业的偏振测量任务。
来自原始引力波的 CMB 印记将是间接证据，就像退潮留下的高水位线一样，但是探测波本身呢？ 目前，对局部产生的引力波最敏感的仪器是干涉仪，例如双激光干涉仪引力波天文台 (LIGO) 装置。 每个装置都向下发送激光束，穿过四公里长的臂，以寻找由经过的引力波在一个方向上拉伸空间而在另一个方向上压缩空间而引起的干涉效应。 在未来几十年，空间干涉仪可以在更大的尺度上使用相同的原理，在太阳系中反射激光束，以直接探测更微弱的原始引力波。
“那些东西有可能——不是在近期，而是在下一代——直接探测到它们，”克劳斯说。“我们将能够观察光谱，我们将能够获得关于正在发生的事情的一些确凿证据。” 伊斯特说，暴胀产生的引力波背景的决定性特征是，在所有波长上，“从几米到当前可见宇宙的大小”，波的振幅大致相同。“为了说明这一点，”他说，“如果我们能够制造一架产生引力波而不是声音的钢琴，键盘将需要大约一千个琴键才能产生足够大的频率范围，而暴胀设法以几乎完全相同的强度击中每个音符。”
尽管可以通过探测引力波来验证暴胀的具体预测，但未探测到可能无法描绘出清晰的图景。“所有暴胀情景都会产生引力波，但某些暴胀模型发出的信号非常微弱，”伊斯特说。“因此，对于在某个水平上未能探测到暴胀引力波背景是否可以被视为暴胀本身没有发生的证据，尚未达成共识——尽管大量的特定暴胀情景将被排除在外。”
安德鲁·杰夫是伦敦帝国学院的宇宙学家，他将实验和理论描绘成猫捉老鼠游戏中的参与者。“我们正迅速接近可能排除最简单版本的暴胀理论的地步，但构建能够避开即将到来的实验界限的模型非常容易，”他说。“在那种情况下，我们将不得不找出更聪明的方法来进行测试，或者将暴胀的预测与更广泛的粒子物理理论模型联系起来。”
*更正（2010 年 5 月 21 日）：这句话最初指的是“CMB 偏振测量”，但伊斯特指的是 CMB 的温度波动测量。