本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
来自BICEP2的爆炸性声明的冲击波仍在回荡，他们声称发现了宇宙学的圣杯：来自暴胀的引力波的明显信号。但这一发现究竟意味着什么？它将对宇宙学产生什么影响？
大约138亿年前，就在我们大爆炸后的仅仅40万年，我们可观测宇宙中的一切都是炙热的等离子体，与太阳表面并无太大区别。这种等离子体的照片，我们宇宙大约在40万岁时的婴儿照片，已经彻底改变了现代宇宙学，并引发了两项诺贝尔奖。现在，一组天文学家花了三年时间，从南极的最先进望远镜中，放大了天空约 1% 的区域，拍摄了这张等离子体更清晰的照片，包括其偏振，并发现它以一种诱人的方式扭曲了。
在新闻发布会上，我见到了艾伦·古思和安德烈·林德，他们的宇宙暴胀理论预测了这种扭曲，他们看起来比上面的左图还要高兴。如果他们看起来像右图那样扭曲，你可能会怀疑是否有人在你的早咖啡里偷偷加入了迷幻药。或者是否引力波——时空结构的扭曲——在你和他们之间穿过，弯曲了你看到的光线。BICEP2 表明，长度接近十亿光年的巨大引力波正在扭曲他们宇宙的婴儿照片。
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产生如此强大的引力波需要极端的暴力。例如，两个黑洞的灾难性碰撞，将超过太阳质量的物质挤压到一个小于一座城市的体积中，可以产生美国LIGO 实验希望探测到的引力波——但这些波只与产生它们的物体对一样大。那么，鉴于我们的宇宙似乎不包含任何足够大的物体来制造它们，是什么可能创造了 BICEP2 看到的巨大波浪呢？
这个问题的答案解释了为什么艾伦和安德烈在微笑：暴胀！他们的暴胀理论以最简单的形式预测，我们的宇宙曾经比一个原子还小，每 0.00000000000000000000000000000000000001 秒左右重复扩大一倍，而这种快速扩大正是足够剧烈地产生 BICEP2 观察到的强度和长度的引力波！虽然听起来这种膨胀物质的重复扩大会违反能量物理定律（特别是能量守恒），但实际上并没有，这要归功于爱因斯坦广义相对论中的一个漏洞。我在我的新书我们的数学宇宙的第 5 章中详细解释了暴胀的物理学及其后果，以防您对它的工作原理感到好奇。当膨胀物质最终衰变成普通物质时，由此产生的热等离子体最终冷却并聚集成了今天点缀我们宇宙的星系、恒星和行星。
那么，我们应该以多认真地对待暴胀？即使在 BICEP2 之前，暴胀已经成为对早期发生的事情最成功和最流行的理论，因为实验逐渐证实了它的一项又一项预测：我们的宇宙应该很大、膨胀且大致均匀、各向同性和平坦，宇宙婴儿照片中的微小波动大致具有尺度不变性、“绝热”和“高斯”特性。对我和我的许多宇宙学同事来说，BICEP2 发现的引力波提供了确凿的证据，因为它真正印证了这一点，因为我们缺乏其他令人信服的解释。例如，作为暴胀最流行的替代方案出现的宇宙的 ekpyrotic 和循环模型现在突然被排除在外，因为它们无法解释 BICEP2 的引力波探测。
这意味着如果 BICEP2 的结果成立，并且我们认真对待暴胀，那么我们也需要理解并认真对待暴胀预测的一切——而这些预测形成了一个相当长的列表！首先，暴胀宇宙学 (“IC”) 从根本上改变了我曾经学习的传统宇宙学 (“TC”) 教科书中给出的关键问题的答案
问：是什么导致了我们的大爆炸？TC：没有解释——方程式只是假设它发生了。
IC：一个爆炸性的亚原子大小的膨胀材料小点的尺寸重复扩大。
问：我们的大爆炸发生在单一点吗？
TC：不是。
IC：几乎：它始于一个比原子小得多的空间区域。
问：我们的大爆炸爆炸发生在空间的什么位置？
TC：它发生在所有地方，在无限多的点，同时发生，没有对同步的解释。
IC：在那个很小的区域——但暴胀将其扩展到大约一个葡萄柚的大小，生长得如此之快，以至于随后的扩张使其大于我们今天看到的所有空间。
问：如何在一个有限的时间内创造出一个无限的空间？
TC：没有解释——方程式只是假设，只要有任何空间，它的大小就是无限的。
IC：通过利用爱因斯坦广义相对论中的一个巧妙漏洞，暴胀通过永远持续下去产生无限多的星系，而其中一个星系中的观察者会以不同的方式看待空间和时间，认为空间在暴胀结束时就已经无限大了。
问：空间有多大？
TC：没有预测。
IC：可能是无限的。
由于最后这个预测，BICEP2 的发现应该会让多元宇宙怀疑论者感到沮丧——至少在这个特定的宇宙中。这是因为亚历克斯·维伦金、安德烈·林德、艾伦·古思和其他人已经表明，暴胀普遍创造的空间不仅是无限的，而且均匀地充满了物质，这些物质形成了无限多的星系。这反过来意味着，无论一个星系与我们的星系无法区分，包含一个生活至今与你完全相同的人的可能性有多小，概率都不会为零，因为它显然在这里发生过。这意味着在遥远的空间中一定有你的重复副本，并且也有与你类似的版本在过着你生活的无数变体。现在，怀疑论者更难通过说“暴胀只是一种理论”来驳斥这一点——首先他们需要提出另一个令人信服的解释来解释 BICEP2 的引力波。
我认为如果 BICEP2 的发现成立，它将成为科学史上最伟大的发现之一。它在短短一次巨大的飞跃中，将我们的知识前沿在时间上向后推进了 38 个数量级，从大爆炸后几秒钟产生氦气到第一秒的几万亿分之几的万亿分之一的千万亿分之一的暴胀。这教会了我们关于能量的物理学，这种能量比大型强子对撞机产生的能量大一万亿倍，这对于弦理论和其他将四种基本力统一为一个一致理论的探索具有重要意义。
此外，这是一个惊人的突破，不仅涉及我们的宇宙起源，还涉及空间的本质：通过首次探测到霍金/昂鲁辐射（暴胀的快速加倍产生这些引力波的过程），BICEP2 团队发现了量子引力的第一个实验证据。
那么未来会怎样？一旦庆祝活动结束，我们将期待看到今天的公告是否经得起时间的考验。等待不会太久，因为许多其他实验一直在与 BICEP2 竞争，很快就会有数据来证实或反驳他们的发现。许多问题应该在 10 月份就会得到澄清，届时普朗克卫星实验将发布其第一张宇宙等离子体的偏振图像。普朗克将制作第一张好的偏振尘埃图，并确定其污染效应是否像 BICEP2 假设的那样小。它还将改进一个称为“tau”的参数的估计，该参数与第一批恒星电离我们宇宙的时间有关。我个人的猜测是，他们会发现这些恒星的形成时间比目前假设的要晚，这（由于复杂但众所周知的原因）将降低普朗克对我们宇宙有多密集的估计，不仅有助于使普朗克对引力波的约束与 BICEP2 的探测更好地一致，而且还可以使普朗克对星系团数量的预测与我们观察到的情况相符。
如果BICEP2被证实是正确的，它至少应该会带来一项诺贝尔奖。展望未来，我敢打赌，首个专门设计用于测量暴胀引力波的卫星将会获得资助（既然我们知道有信号可以测量），这可以确定暴胀期间宇宙倍增率如何随时间变化。这为区分特定的暴胀模型提供了一个绝佳的方法，并可以检验届时可能获得可信度的任何暴胀竞争者（例如，弦气体模型预测增加，而所有暴胀模型都预测减少）。
但首先，让我们庆祝科学史上最激动人心的时刻之一！最重要的是，这感觉就像是奥卡姆剃刀的巨大胜利：尽管多年来出现了无数复杂的暴胀模型，但BICEP2的数据却与简单的“经典”暴胀完美契合，在极客圈中被称为单一慢滚标量场。安德烈·林德在新闻发布会上看起来特别高兴，也许是因为现在已经测量了两个数字，它们可以作为暴胀模型的一种指纹：n=0.9608±0.0054（由普朗克报告，量化了婴儿图片中小斑点与大斑点的比例）和r=0.16±0.05（由BICEP2报告，量化了校正银河系无线电噪声后的引力波振幅）。这些测量结果与最简单的模型——可以说就是安德烈自己最喜欢的模型——的特定预测惊人地一致，该模型的势能曲线是一个简单的抛物线，预测n=0.96和r=0.15。我认为奥卡姆的威廉会印象深刻！