发现宇宙诞生的瞬间本文转自：北京邮电大学出版

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宇宙学家在长期探索宇宙创生时的情景，而今他们已从探索走向探测，这是一个大的跃进。
自20世纪60年代发现宇宙微波背景辐射（CMB）后，理论家就预言，它是宇宙历史资料的宝库。如今，人们就在向CMB找真相。最有意思的是，除了探险家以外一直受到冷落的南极洲，现在变得热闹起来。
6年前，美国人在南极洲建立了世界上最大的望远镜之一———南极望远镜（SPT），其天线盘直径长达10米。著名科学家拜生等人，目前在SPT小组工作。他们从南极站到SPT处，不过几百米之遥，乘坐履带车却走得相当艰难———-40℃的寒风都算是和风拂面了。摘下手套去拿图纸的片刻，手指就冻僵了。头上戴着遮面的厚帽，胡须上却结着呼出气体所结成的冰珠。在如此不适于生活的地方，他们却洋溢着工作的热情，只因他们要在宇宙学中找到一个突破性的发现———宇宙诞生的一个瞬间。
新生宇宙近于无限的密实、极高的温度。随着宇宙的膨胀而冷却，辐射的能量也就此稀薄，其波长变长，在140亿年后，整个空间充满了微波辐射，天文界称之为CMB 。这是解读婴儿宇宙及其后来演化的最佳宇宙学资料库。例如，在CMB上的微小温度变化，揭示出宇宙中分布着疏密不同的物质块，这些物质块以后会生成我们今日所见的星系团和空穴。
SPT专做CMB的详细观测和研究，但无论你看多么细致，你只能看到一幅宇宙的婴儿图像（大爆炸后38万年的时刻）。我们无法再往前观察，因为早期宇宙充满了沸腾的等离子体，它不停地吸收和放射光子———这意味着光子无法逃出这个空间，即宇宙是不透明的，只有温度下降得足够低，使得这些粒子组合成中性原子时，辐射和光才能自由地穿过宇宙空间。因此，我们从宇宙变得透明的时刻只能取得一幅婴儿宇宙的相片，而无法获得其诞生时的瞬间图像。
在宇宙创生后的更早时刻，理论告诉我们发生了宇宙暴胀，空间呈现指数性的快速膨胀，它始于宇宙最初的10-36秒，为一种神秘的带有负压的真空能所推动。在这短暂的时刻，可观察宇宙从比原子小的尺寸扩大到一颗葡萄那么大。幸运的是，暴胀至此结束（此时为10-33秒），宇宙进入了平稳的膨胀状态，星系、恒星、行星得以生成。
暴胀是一个众所周知的理论，为量子原理所支持，并在一定程度上获得观测的验证。它解释了宇宙学中不少的难题。例如，它解释了早期宇宙学中的密度变化，那是一种微小的量子起伏，是暴胀放大的结果，甚至有可能和神秘的暗能量有关，正是它加速了今日宇宙的膨胀。
暴胀理论虽然相当成功，但还是受困于一些问题。首先，暴胀论有较多的版本，天文学家不能全部接受。究竟孰是孰非却又很断定，因为我们无法观察到暴胀期的真相。
而今峰回路转。在过去的10年中，宇宙学家认识到，暴胀的突然停止必将在时空中产生振动，形成时空的波纹，这便是引力波，是爱因斯坦广义相对论所预言的。这些原始引力波可通过灼热的早期宇宙，故它们的频率和能量将显示出暴胀停止时的宇宙状态。因此，只要我们能找到原始引力波，我们就可以得悉宇宙最初（10-33秒）瞬间的情景。
理论家认为，引力波可能是稳定的或偶发的，视不同性质的波源而定，其频率覆盖度甚大，从10-17赫兹～1022赫兹，相差39个数量级，而其最大的波长长度，相当于宇宙的跨度。研究者相信，它们必然会在CMB上留下印迹。若我们找到这些痕迹，就可以识别出不同版本的暴胀模型，从而了解暴胀的真相。