一切是如何开始的？宇宙的起源可能是科学界最大的谜团——但令人惊讶的是，研究人员确实有一些确凿的证据可以在他们试图解决这个问题时参考。宇宙微波背景（CMB）是一种弥漫在太空中的微波雾，是现存最古老的光——它是在大约 137 亿年前，极热且密度极高的婴儿宇宙冷却到足以让光子首次自由传播时释放的。那是在大爆炸后大约 38 万年，此后光线一直在太空中飞行。尽管光本身已经古老得难以想象，但它可能保留了更早发生的事情的记录——具体来说，它可能包含引力波的印记，这些引力波可能在空间和时间的最初时刻撕裂了宇宙。
为了寻找这些波，科学家们正在启动西蒙斯天文台，这是一个价值 4000 万美元的望远镜项目，该项目将在智利的阿塔卡玛沙漠建造，并由总部位于纽约的非营利组织西蒙斯基金会资助。“我们不知道[引力波]会出现在什么水平上，但有一个水平，如果它们更小，我们就无法测量它们，”西蒙斯天文台发言人、宾夕法尼亚大学的宇宙学家马克·德夫林说。“目前的任何实验都无法做到这一点。西蒙斯基金会的这笔赠款使我们能够向前迈出一大步。”
这些原始引力波——不要与激光干涉引力波天文台（LIGO）最近在万众瞩目下发现的波相混淆——是由一种被称为暴胀的理论预测的，该理论认为宇宙可能在其诞生后的最初几分之一秒内急剧膨胀。这种剧烈的快速膨胀会在时空中产生引力波纹，这些波纹可能以所谓的“b 模式”的形式印在 CMB 上，即 CMB 光偏振或方向中的卷曲图案。“我认为我们很有机会得到暴胀是否真的发生的答案，”西蒙斯基金会创始人吉姆·西蒙斯说。
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确凿的证据？
b 模式的发现将被许多人视为暴胀的确凿证据，但不会说服所有人。该理论有越来越多的怀疑论者认为，迄今为止尚未观察到原始引力波这一事实已经排除了许多最合理的暴胀版本。“我们没有看到它们已经非常重要，如果我们继续没有看到它们，我认为会对人们产生重要的心理影响，促使他们环顾四周，看看是否有更好的想法，”普林斯顿大学物理学家保罗·斯坦哈特说，他是暴胀的创始人之一，但对该理论感到失望。然而，许多天体物理学家仍然支持暴胀，因为它能够解释我们当前宇宙的许多特征，例如空间似乎是平坦的，并且在所有方向上大致相同。“暴胀是我们目前拥有的最好想法，但如果它不是我们在 50 年后将拥有的早期宇宙理论，我不会感到惊讶，”西蒙斯天文台执行委员会成员、普林斯顿大学理论物理学家大卫·斯佩格尔说。“对我来说，这是获取更好数据的动力之一。我们可能会发现一些有趣的异常现象，指出更深层理论的方向。”
这种可能性吸引了辩论各方的科学家。“我认为这是对该领域极其慷慨和有远见的贡献，”斯坦哈特在谈到西蒙斯基金会的资助时说（他与该项目无关）。“我认为，无论结果如何，它都将具有历史价值。参与这些实验的团队绝对出色、高度可靠，这是一项非常具有挑战性的精密工作，需要格外小心。”
大约两年前，科学家们虚惊一场地宣布发现了原始引力波。南极宇宙外极化背景成像 2（BICEP2）实验的研究人员声称发现了 b 模式的有力证据，但他们的研究结果后来被证明是基于我们银河系中尘埃的污染。BICEP2 是少数仍在寻找古代引力波迹象的实验之一，其中包括地面望远镜和空载气球。
下一个重要步骤
西蒙斯天文台将配备约 50,000 个光收集探测器，约为目前运行的任何设备的 10 倍。该项目反过来将为未来更大的倡议 CMB 第四阶段奠定基础，该倡议将建造总共约 500,000 个探测器的无线电天线，德夫林估计。
能源部的高能物理部门计划帮助资助第四阶段，国家科学基金会也可能提供资金，甚至可能包括国际机构。“有时，私人慈善事业会启动一些事情，然后政府支持会继续，”西蒙斯说。“通过我们启动它，它将鼓励他们加入。”西蒙斯天文台也由参与机构——普林斯顿大学、加州大学圣地亚哥分校、加州大学伯克利分校、宾夕法尼亚大学和劳伦斯伯克利国家实验室——以及海辛-西蒙斯基金会资助。
这个望远镜，或者可能是多个望远镜，很可能在三年左右开始建造，并可能在十年后开始观测。“宇宙微波背景在科学上非常丰富和强大，”未参与西蒙斯天文台项目的芝加哥大学物理学家约翰·卡尔斯特伦说。“我们作为一个社区一直在努力弄清楚如何继续提取这些信息。现在已经到了我们需要真正团结起来并需要社区努力才能达到下一个水平的地步。这看起来像是真正开始推动这一目标的一种方式。”