一切是如何開始的？宇宙的起源可能是科學界最大的謎團——但令人驚訝的是，研究人員確實有一些確鑿的證據可以在他們試圖解決這個問題時參考。宇宙微波背景（CMB）是一種瀰漫在太空中的微波霧，是現存最古老的光——它是在大約 137 億年前，極熱且密度極高的嬰兒宇宙冷卻到足以讓光子首次自由傳播時釋放的。那是在大爆炸後大約 38 萬年，此後光線一直在太空中飛行。儘管光本身已經古老得難以想象，但它可能保留了更早發生的事情的記錄——具體來說，它可能包含引力波的印記，這些引力波可能在空間和時間的最初時刻撕裂了宇宙。
為了尋找這些波，科學家們正在啟動西蒙斯天文臺，這是一個價值 4000 萬美元的望遠鏡專案，該專案將在智利的阿塔卡瑪沙漠建造，並由總部位於紐約的非營利組織西蒙斯基金會資助。“我們不知道[引力波]會出現在什麼水平上，但有一個水平，如果它們更小，我們就無法測量它們，”西蒙斯天文臺發言人、賓夕法尼亞大學的宇宙學家馬克·德夫林說。“目前的任何實驗都無法做到這一點。西蒙斯基金會的這筆贈款使我們能夠向前邁出一大步。”
這些原始引力波——不要與雷射干涉引力波天文臺（LIGO）最近在萬眾矚目下發現的波相混淆——是由一種被稱為暴脹的理論預測的，該理論認為宇宙可能在其誕生後的最初幾分之一秒內急劇膨脹。這種劇烈的快速膨脹會在時空中產生引力波紋，這些波紋可能以所謂的“b 模式”的形式印在 CMB 上，即 CMB 光偏振或方向中的捲曲圖案。“我認為我們很有機會得到暴脹是否真的發生的答案，”西蒙斯基金會創始人吉姆·西蒙斯說。
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確鑿的證據？
b 模式的發現將被許多人視為暴脹的確鑿證據，但不會說服所有人。該理論有越來越多的懷疑論者認為，迄今為止尚未觀察到原始引力波這一事實已經排除了許多最合理的暴脹版本。“我們沒有看到它們已經非常重要，如果我們繼續沒有看到它們，我認為會對人們產生重要的心理影響，促使他們環顧四周，看看是否有更好的想法，”普林斯頓大學物理學家保羅·斯坦哈特說，他是暴脹的創始人之一，但對該理論感到失望。然而，許多天體物理學家仍然支援暴脹，因為它能夠解釋我們當前宇宙的許多特徵，例如空間似乎是平坦的，並且在所有方向上大致相同。“暴脹是我們目前擁有的最好想法，但如果它不是我們在 50 年後將擁有的早期宇宙理論，我不會感到驚訝，”西蒙斯天文臺執行委員會成員、普林斯頓大學理論物理學家大衛·斯佩格爾說。“對我來說，這是獲取更好資料的動力之一。我們可能會發現一些有趣的異常現象，指出更深層理論的方向。”
這種可能性吸引了辯論各方的科學家。“我認為這是對該領域極其慷慨和有遠見的貢獻，”斯坦哈特在談到西蒙斯基金會的資助時說（他與該專案無關）。“我認為，無論結果如何，它都將具有歷史價值。參與這些實驗的團隊絕對出色、高度可靠，這是一項非常具有挑戰性的精密工作，需要格外小心。”
大約兩年前，科學家們虛驚一場地宣佈發現了原始引力波。南極宇宙外極化背景成像 2（BICEP2）實驗的研究人員聲稱發現了 b 模式的有力證據，但他們的研究結果後來被證明是基於我們銀河系中塵埃的汙染。BICEP2 是少數仍在尋找古代引力波跡象的實驗之一，其中包括地面望遠鏡和空載氣球。
下一個重要步驟
西蒙斯天文臺將配備約 50,000 個光收集探測器，約為目前執行的任何裝置的 10 倍。該專案反過來將為未來更大的倡議 CMB 第四階段奠定基礎，該倡議將建造總共約 500,000 個探測器的無線電天線，德夫林估計。
能源部的高能物理部門計劃幫助資助第四階段，國家科學基金會也可能提供資金，甚至可能包括國際機構。“有時，私人慈善事業會啟動一些事情，然後政府支援會繼續，”西蒙斯說。“透過我們啟動它，它將鼓勵他們加入。”西蒙斯天文臺也由參與機構——普林斯頓大學、加州大學聖地亞哥分校、加州大學伯克利分校、賓夕法尼亞大學和勞倫斯伯克利國家實驗室——以及海辛-西蒙斯基金會資助。
這個望遠鏡，或者可能是多個望遠鏡，很可能在三年左右開始建造，並可能在十年後開始觀測。“宇宙微波背景在科學上非常豐富和強大，”未參與西蒙斯天文臺專案的芝加哥大學物理學家約翰·卡爾斯特倫說。“我們作為一個社群一直在努力弄清楚如何繼續提取這些資訊。現在已經到了我們需要真正團結起來並需要社群努力才能達到下一個水平的地步。這看起來像是真正開始推動這一目標的一種方式。”