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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———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，暴涨至此结束（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，是暴涨放大的结果，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，暴涨论有较多的版本，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，暴涨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涨停止时的宇宙状态。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～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，从而了解暴涨的真相。拜生小组为他们的新型设备倍感兴奋，因为该望远镜配上了极化计，可以用来测CMB的极化现象。这个极化现象，是CMB在旅途中被电子散射而引起的。引力波可以悄悄地改变极化的样式，在其波纹通过时空时明显地移动电子，从而在CMB上留下印迹。来自原始引力波的极化信号极微弱，频率很低，皆被强得多的信号———早期宇宙中的密度起伏———所覆盖。拜生说，没有人知道测量引力波极化现象有多困难。为何测量CMB极化的设备要设在如此遥远、不适合人居住的地方？那是因为观测CMB辐射需要一个高而广的区域。大气中的水蒸气吸收微波，故在海面上不能观测CMB，因为望远镜上方布满着含水分的大气，即使在高山顶上也需要真正干燥的空气。而南极处在（海平面上）米的高度，且大气极干燥。微波背景各向异性阵列（AMIBA），设在夏威夷高地米高的斜坡上。对望远镜来说，条件最为优越的要数智利阿塔卡马沙漠了。自年以来，那里一直进行的北极熊实验，就是为了测量CMB极化。这些设备皆设在CerroToco顶上，高达米。年晚些时候，近旁的阿塔卡马宇宙学望远镜极化计摄像机也将参与这一实验。这将提供前所未有的、最灵敏的CMB极化测量。有两个小组间的竞争十分激烈，他们不会停留在现今这一极化计上。SPT极化计小组已经在研制新的、更高级的仪器，其灵敏度比先前的高10倍。而阿塔卡马小组则正在设计先进的阿塔卡马极化计。在获取暴涨的印迹———难以琢磨的极化图形———方面，灵敏度、角分辨率、频率覆盖面和天空覆盖面皆起着相当重要的作用。柏林斯顿大学的D.斯伯格说：“我们迄今不知道这个信号的强度，这是一门探索性的科学。”科学界花了那么大的努力，都是为了获取同一猎物。例如，普朗克望远镜早在年发射以来一直在绘制详细的CMB图。年3月，该研究组公布了迄今以来最佳的CMB图，它覆盖了整个天空。他们还在分析来自该望远镜极化计的测量数据。欧洲空间研究和技术中心的负责人说：“我们打算公布极化计一年来测得的首批数据。”但是，普朗克望远镜的灵敏度不如某些基地探测设备，不能测到最小范围（极化）的现象。这便给其他的CMB极化测量研究组带来夺冠的可能。还有一些研究者的实验在较高的位置进行。有些研究者把仪器设备置于气球之下，飞行在南极洲、澳大利亚和新墨西哥的高空中。BICEP2的探测设备位于南极的一台小望远镜上，EBEX的探测器早在年1月在南极洲完成了25天的气球飞行。还有许多实验已在计划之中。斯伯格说：“我敢肯定，在今后的几年中，这方面必有较大的发展。”他相信，通过测到CMB极化而确证暴涨将获得诺贝尔奖。也有人说，测量结果早已收集到手。BICEP小组成员J.博克说：“我们计划公布年的初步结果。我们目前正在分析3年来更有分量的数据。分析涉及校正、确切地了解仪器对信号和噪声的区分，以及调查系统的误差。而这是不容易的。”博克声称，BICEP2的灵敏度已达到令人满意的水平，但他没有提到该小组是否已找到了暴涨的印迹。EBEX小组的领头人S.海纳尼说：“我们也不知道谁将首先测得这个信号，但这一探测结果必将在最近两年取得。”看到像拜生那样的科学家，离开舒适的家，去往这个世界的极地，过着严峻的生活。这一切使我们认识到，他们是如何认真地追寻大自然的真理———暴胀的坚实证据。要知道，这一艰辛努力并没有必然成功的保障。如果原始引力波较微弱，那么揭露真相的极化现象有可能永远发现不了。但科学界并不因此而对前景感到沮丧，他们总会有办法获得成功的！

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