来自创世的耳语

近期对大爆炸中产生的引力波的发现可能为未来指明方向

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3月第二周的开始,除了异常寒冷的冬天遗留下来的糟糕天气,似乎与其他任何一周并无不同。但随后,宇宙学界开始流传关于哈佛-史密森天体物理中心即将发布公告的传言。这些传言在周末通过脸书、推特和博客圈传播开来。细节开始浮出水面。这并非普通的公告,而是一种如果正确,一生可能只会发生一次的公告。这是我们大多数人梦想在几十年后,如果幸运的话,才能看到的事情。

2014年3月17日星期一,位于地理南极的微波望远镜阵列BICEP-Keck合作组织宣布,在宇宙微波背景的偏振中发现了可能在早期宇宙中产生的模式。如果对观测结果的这种解释是正确的,它可能证实了宇宙暴胀理论30年前的预测:最简单的暴胀模型可以产生可观测水平的引力波,与早期宇宙中的密度或温度波动相当。这也将是我们首次直接证明引力的量子性质,这是过去一个世纪以来理论物理学中最突出的难题。

然而,在科学领域,就像生活中一样,事情很少像最初看起来那么简单。例如,预测可观测水平引力波的简单暴胀模型也表明,欧洲航天局的普朗克卫星观测到的温度波动中应该已经看到了这些波的迹象。但事实并非如此!此外,来自我们星系尘埃的微波辐射往往是偏振的,这可能会在一定程度上混淆BICEP-Keck的观测结果。


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这对我们的大爆炸全息理论意味着什么?当涉及到早期宇宙的观测时,我们仅限于少数(现在似乎是矛盾的)探测器。普朗克团队预计将在10月份发布更多数据,其他团队也将很快加入进来。重建宇宙的最初时刻是一项艰巨的任务。只有随着时间的推移——或许还有一些运气——我们才能知道这一切是如何开始的。

Niayesh Afshordi 是滑铁卢大学物理与天文系的助理教授,也是 Perimeter 理论物理研究所宇宙学和引力方向的副研究员。他的研究和教学重点是天体物理学、宇宙学和引力物理学。

更多作者:Niayesh Afshordi

Robert B. Mann 是滑铁卢大学物理与天文系的教授和前系主任,也是 Perimeter 研究所的附属研究员。他曾任加拿大物理学家协会主席,并获得两项教学奖,他的研究兴趣包括黑洞和量子信息。

更多作者:Robert B. Mann

Razieh Pourhasan 是 Perimeter 研究所和滑铁卢大学的博士候选人。她出生于伊朗设拉子,并在伊朗设拉子大学获得理论物理学学士和硕士学位。

更多作者:Razieh Pourhasan
大众科学 Magazine Vol 311 Issue 2本文最初以“来自创世的耳语”为标题发表于《大众科学》杂志第 311 卷第 2 期(),第 42 页
doi:10.1038/scientificamerican0814-42
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