原初引力波探测经历“一千零一夜”

越来越多的天体物理学家开始怀疑一种宇宙大爆炸理论的证据，宇宙原初引力波的存在仍然是理论的假说。一个原初引力波的搜索团队不久前宣布了一则重磅消息，他们找到了能够支持宇宙大爆炸理论的证据。有些天体物理学家对原初引力波发现的真实性和有效性持十分怀疑的态度，如果原初引力波的发现得到了证实，那么这无疑是科学史上的一大突破，这一发现的意义在于证实了我们的宇宙是如何诞生的。原初引力波随着宇宙的大膨胀穿越了整个天空。毫无疑问，引力波的发现证实了阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的预测，而原初引力波的发现以独特方式证实了宇宙大膨胀的理论假说。大约在138亿年前，我们的宇宙在远小于一秒的微小时刻发生了无比震撼的极速而猛烈的大爆发。

宇宙在远不到一秒的极短时刻迅猛地地膨胀了一万亿亿倍，有一种支持宇宙暴涨理论的直接证据，科学家一直在寻找作为直接证据的宇宙原初引力波。今年3月份，一个由哈佛—斯密森尼天体物理中心的科学家组建的团队宣布了宇宙引力波的发现，科学团队的观测成果搅动了人们探索宇宙的热情，但人们的科学家思维方式表现了理智大于情感的特征，科学人士对原初引力波发现的真实性产生了越来越多的争议，这一科学发现是正确和有效的，还是错误和无效的？BICEP2科学团队声称，通过使用了南极望远镜或BICEP2望远镜，他们发现了原初引力波的信号。哈佛—斯密森尼天体物理中心的研究员、BICEP2项目团队的负责人约翰·科瓦奇解释说，今日宇宙学最重要的发现之一是证实原初引力波的存在，科学团队的主要目标就是探测原初引力波信号。

团队成员将观测目标锁定在一个特别的天空区域或被称为“南极洞”，它位于银河系的外部，南极洞包含了很少的尘埃或含有很少的银河系物质，天文学家选择了这一观测区域，尘埃物质对观测的干扰被减少到很低的水平。通过观测宇宙微波背景辐射或宇宙大爆炸之后遗留在太空的分布均匀的微弱光辐射，他们在宇宙微波背景辐射中发现了微小的波动现象，背景辐射的波动信号提供了早期宇宙条件的重要线索。宇宙微波背景中波动起伏的信号可能证明原初引力波的存在。在宇宙大爆炸之后的38万年，原初引力波穿越了整个宇宙天空，而南极望远镜可能捕获原初引力波的图像。科学人士普遍认为，原初引力波的发现一旦得到同行科学家的验证，科学团队将是诺贝尔物理学奖的有力竞争者。

不是所有的科学家都认可科学团队的发现，质疑之声不绝于耳，科学博客和《科学》、《新科学家》等杂志最近发表了反对和怀疑论者观点的文章，普林斯顿大学理论科学中心的主任保罗·斯泰恩哈特在著名的《自然》杂志发表了评论，科瓦奇等科学家的引力波发现被推向了“鉴别真伪”的风口，斯泰恩哈特在文章中指出，持怀疑论的科学家越来越多，开始相信原初引力波发现的科学家现在都推翻了这一发现的真实性。普林斯顿大学的天体物理学家戴维·斯伯格赞同斯泰恩哈特的观点，他非常怀疑BICEP2科学团队探测到了所谓宇宙诞生时期的引力波，最早的偏振辐射可能来自极早期宇宙释放的引力波，也可能来自银河系尘埃的干扰。很可能是银河系尘埃产生了偏振辐射。

天文学家在很多的太空区域都接收了偏振辐射信号，已有的观测数据表明，从银河系尘埃发射的偏振辐射和在宇宙原初引力波的激发下产生的偏振辐射有一致性的特征。斯伯格认为，科学团队仅使用了一个波段的频率，没有将宇宙原初引力波和银河系尘埃激发的偏振辐射加以区分。欧洲的一支强有力的竞争科学团队在今后的几个月将发布他们的观测成果，欧洲的科学团队使用了欧洲航天局的普朗克望远镜，功能更强大的望远镜对更大区域的天空范围进行了观测，而BICEP2科学团队仅观测了大约2%的天空区域。普朗克望远镜有多个频率波段的观测功能。欧洲的普朗克科学团队很有可能修正BICEP2科学团队的观测结果。

斯坦福大学卡福利研究所的天体物理学家菲利普·默屈赞同斯伯格的观点，他相信普朗克科学团队有可能揭示一个事实，原初引力波辐射和银河系尘埃产生的辐射会有所不同，普朗克科学团队可能支持一种结论，即：哈佛——斯密森尼科学团队的观测信号实际上来源于银河系尘埃的偏振辐射，科学人士将会提出后续的问题，银河系尘埃是在什么地方出现的？BICEP2科学团队的科瓦奇没有直接回应科学人士的广泛质疑，这位哈佛大学天文学和物理学的助理教授对各种科学质疑保持了沉默态度，BICEP2科学团队的成员之一杰米·博克拒绝了在加州理工大学的媒体采访。今年3月，科学团队“冒失”地宣布了原初引力波的发现，虽然用3年时间详细分析了观测数据，但他们也许观测到了银河系尘埃发出的辐射信号。

（证实科学真理的唯一的方法是实验和观测、检验、分析、再检验、再分析。原初引力波的发现是如此，其它物理现象和本质的发现也是如此，每一次物理现象和原理的发现都引起了不同程度的争议和质疑，天体物理学领域的发现概莫能外，有些科学家和科学爱好者认为，宇宙大爆炸理论和广义相对论得到了证实，有些科学家和科学爱好者则否定和怀疑宇宙大爆炸理论和广义相对论的科学性，他们认为光速发生了变化、时空不能产生弯曲、光速不能将时间压缩为零、物质质量不能为一个变数、大质量天体不能被压缩成一个“奇点”、时空和自然的四种基本力不是通过宇宙大爆炸产生的等。质疑是科学精神的特征之一，科学探索是一个在质疑和争议中发现真相和真理的过程，科学家天生是理性的怀疑论者，他们不是因为相信而证实，而是因为证实而相信。）

（编译：2014-6-18）