哈佛大学 – 史密松天体物理中心的射电天文学家约翰・科瓦克向外界宣布，他和团队从宇宙微波背景辐射数据里，找到来自大爆炸的原初引力波证据。这项研究依托架设在南极的 BICEP2 望远镜完成。BICEP2 测的是宇宙微波背景辐射的偏振信号，类似光线经过反射镜面后出现的偏振现象。

研究团队拿到一张偏振分布图，形态像是磁场里洒在平面上的一层铁粉，呈现螺旋、卷曲状的结构，这种模式叫 B 模。B 模是宇宙在暴涨阶段产生引力波之后扩散开来的证据。暴涨，指宇宙在大爆炸之后经历的一段极短时间内急剧膨胀的过程。

先看引力波到底是什么。1916 年，爱因斯坦在广义相对论里预言了它的存在。引力波是携带能量、穿过宇宙时空的涟漪。虽然它的存在早就有大量间接证据支持，但从来没有被直接观测到。原因在于效应太微弱，波动幅度比一个原子的百万分之一还小，湖面上远远看过去平滑如镜，要凑到很近才能察觉最细微的波纹。这次观测到的是原初引力波，诞生于宇宙出现的那一刻，蕴含宇宙如何形成的关键信息。

广义相对论是爱因斯坦用来解释引力本质的数学框架，用一套坐标系统，把时间和空间结合成时空。物质和能量会扰动时空，像重物压在床垫上留下凹陷，这种扭曲产生了引力，引力波就是时空里的涟漪。广义相对论不只是抽象的数学，它解释引力如何影响时间，现代卫星导航定位就依赖这套原理。

这次发现的重大意义，要从两个角度看。一是为研究宇宙打开一扇新门，天文学家能考察产生引力波的机制过程。二是为暴涨理论提供关键验证，暴涨如果被证实，会帮助理解宇宙起源的大爆炸理论。

引力波如何被探测到，过程有清晰的链条。BICEP2 对着宇宙微波背景辐射做观测，这是宇宙诞生之初大爆炸留下的辐射，1964 年被两位美国科学家用射电望远镜发现，后来被称为大爆炸的回声。只有原初引力波经过暴涨放大，才能在微波背景辐射里留下可探测的 B 模信号。望远镜的偏振数据，就是顺着这条线索捕捉到的。

暴涨理论的提出，是为了弥合大爆炸理论和观测结果的差异。大爆炸理论最初由比利时物理学家乔治・勒梅特提出，他把它形容成没有昨天的一天，因为那是时间和空间的开端。可宇宙里的物质分布太过均匀，原先的理论解释不了。上世纪七十年代，宇宙学家提出大爆炸之后存在一段急剧膨胀的阶段，这就是暴涨。只有暴涨才能把原初引力波放大到可以检测的程度。探测到原初引力波，意味着暴涨确实发生过。

科瓦克谈到团队的确认过程。去年秋天，他们把 BICEP2 的信号和 BICEP1 比对，BICEP1 用了完全不同的探测器、更老的技术，两台仪器技术路径不同，却检测到同样的信号，怀疑空间因此大大缩小。12 月初他在南极参加紧张会议，展示数据通过的检验项目，列出还需要通过哪些检验，决定全部通过后发表论文。他回忆真正的庆祝时刻，是发表最终结果并介绍给科学界的时候。

科瓦克最初对宇宙微波背景辐射产生兴趣，是高中读史蒂芬・温伯格《最初三分钟》的时候。他记得书里那段话，说那是一个完全不一样的天文学，研究的不是几亿年前星系发出的光，而是来自宇宙诞生之时留下、到处弥漫的射电背景。他读到这里觉得这是所有科学里最酷的一类。他选择去普林斯顿念大学，一部分原因就是那本书提到这所学校，CMB 领域的吉姆・皮泊斯、罗伯特・迪克、大卫・威尔金森都在那里，他幸运地进入威尔金森门下。二十世纪九十年代初，COBE 卫星首次发现 CMB 震荡之前，南极的望远镜观测到同样现象，他前后去了南极 23 次，一直在这条研究线路上。

还有一环放在后续讨论里。爱因斯坦早就意识到广义相对论和量子论无法相容，一个处理宏观尺度的引力与宇宙，另一个处理微观尺度的粒子与自然力，全世界物理学家都没找到让两者统一的方法。原初引力波是引力、宇宙、粒子在同一尺度运作时产生的效应，这次探测和后续分析，会指向这一点如何实现，进一步帮助构建终极万物定理。