來自創世的耳語

近期對大爆炸中產生的引力波的發現可能為未來指明方向

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3月第二週的開始,除了異常寒冷的冬天遺留下來的糟糕天氣,似乎與其他任何一週並無不同。但隨後,宇宙學界開始流傳關於哈佛-史密森天體物理中心即將釋出公告的傳言。這些傳言在週末透過臉書、推特和部落格圈傳播開來。細節開始浮出水面。這並非普通的公告,而是一種如果正確,一生可能只會發生一次的公告。這是我們大多數人夢想在幾十年後,如果幸運的話,才能看到的事情。

2014年3月17日星期一,位於地理南極的微波望遠鏡陣列BICEP-Keck合作組織宣佈,在宇宙微波背景的偏振中發現了可能在早期宇宙中產生的模式。如果對觀測結果的這種解釋是正確的,它可能證實了宇宙暴脹理論30年前的預測:最簡單的暴脹模型可以產生可觀測水平的引力波,與早期宇宙中的密度或溫度波動相當。這也將是我們首次直接證明引力的量子性質,這是過去一個世紀以來理論物理學中最突出的難題。

然而,在科學領域,就像生活中一樣,事情很少像最初看起來那麼簡單。例如,預測可觀測水平引力波的簡單暴脹模型也表明,歐洲航天局的普朗克衛星觀測到的溫度波動中應該已經看到了這些波的跡象。但事實並非如此!此外,來自我們星系塵埃的微波輻射往往是偏振的,這可能會在一定程度上混淆BICEP-Keck的觀測結果。


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這對我們的大爆炸全息理論意味著什麼?當涉及到早期宇宙的觀測時,我們僅限於少數(現在似乎是矛盾的)探測器。普朗克團隊預計將在10月份釋出更多資料,其他團隊也將很快加入進來。重建宇宙的最初時刻是一項艱鉅的任務。只有隨著時間的推移——或許還有一些運氣——我們才能知道這一切是如何開始的。

Niayesh Afshordi 是滑鐵盧大學物理與天文系的助理教授,也是 Perimeter 理論物理研究所宇宙學和引力方向的副研究員。他的研究和教學重點是天體物理學、宇宙學和引力物理學。

更多作者:Niayesh Afshordi

Robert B. Mann 是滑鐵盧大學物理與天文系的教授和前系主任,也是 Perimeter 研究所的附屬研究員。他曾任加拿大物理學家協會主席,並獲得兩項教學獎,他的研究興趣包括黑洞和量子資訊。

更多作者:Robert B. Mann

Razieh Pourhasan 是 Perimeter 研究所和滑鐵盧大學的博士候選人。她出生於伊朗設拉子,並在伊朗設拉子大學獲得理論物理學學士和碩士學位。

更多作者:Razieh Pourhasan
大眾科學 Magazine Vol 311 Issue 2本文最初以“來自創世的耳語”為標題發表於《大眾科學》雜誌第 311 卷第 2 期(),第 42 頁
doi:10.1038/scientificamerican0814-42
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