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科學家找到宇宙大爆發的證據

科學如此強大的原因之一,即為它有能力在實驗證明某物存在之前,先一步預測其存在。最近期的著名例子就是希格斯玻色子,早在CERN的大型強子對撞機發現它數十年前,科學家就在黑板上預測了它的存在。

科學-宇宙-天文學 圖片來源:天下雜誌
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現在,物理學家又辦到了這件事;哈佛─史密森尼天文物理中心宣佈,位於南極的BICEP-2望遠鏡找到了重力波存在的明確證據。愛因斯坦的相對論預測了重力波;那是空間中的漣漪,就像是可見光、無線電波、電磁場中的波一樣。

要是此發現能經得住時間考驗(少數科學家已提出質疑),它必定會是大事一件。偵測重力波一直是天文物理學的目標;1993年,諾貝爾獎頒給了發現重力波存在非直接證據的科學家。事實上,這還是雙重科學發現,因為望遠鏡找到的那種重力波,還為暴脹假說提供了強而有力的證據;暴脹假說指出,在大霹靂之後的極短時間內,空間經歷了短暫但劇烈的超快膨脹期,膨脹速度遠遠超越光速。

暴脹假說在1980年代首度提出,以解釋在比恆星、銀河巨大許多的尺度下,宇宙在每個方向幾乎都具同質性;正如氣球吹脹後,表面的凹處會變得較為平滑一樣,早期宇宙的膨脹,也讓大霹靂留下的能量分配更為平滑,只留下量子機制帶來的微小波動。

理論指出,暴脹將這些量子機制波動放大至宏觀層級,今日仍能藉由宇宙背景輻射的變動觀察到這些波動。宇宙背景輻射為大霹靂的微弱餘暉,其發現則是出於意外;BICEP-2團隊正是藉由分析此輻射,才找出了重力波的形跡。那為暴脹理論提供了穩固證據,讓天文物理學家可以開始調查暴脹如何發生、出於何種力量等細節。

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BICEP-2團隊不但為現代天文學奠定了基石,還探入了宇宙的最最初期。大量相互競爭的研究,應該可以在接下來數月、數年內確認或反駁這項發現,要是能通過考驗,在沒那麼遙遠的未來,他們很有機會接到斯德哥爾摩打來的電話。(黃維德譯)

©The Economist Newspaper Limited 2014

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