宇宙诞生的最初瞬间的发现者 _发现者

作为这次发现原初引力波的BICEP系列望远镜研究团队的成员之一，应果壳网的邀请匆匆写下这篇随笔，希望能够帮助大家了解如何通过观测“宇宙微波背景辐射”来探测宇宙诞生之初产生的引力波信号，理解这个发现对于人类认知宇宙的深远意义。当然，顺便讲讲发现历程背后的一点点故事。天文学的研究不仅仅是满足天文学家自己的好奇心。匆忙奔波的生活，偶然间听到关于这个宇宙中发生的新奇的事情，远离尘嚣，想象一下地球之外横跨亘古的变迁，或许你会觉得是一件有趣的事情。10年来忙于各种科研工作，除了最近给《科学美国人》（Scientific American）撰写了一篇有关银河系费米气泡的英文介绍外，还从来没有认真地写过中文的科普文章。时间有限，不妥之处请大家批评指正。这段引言是成文后加上的——对，就像科学论文总是最后撰写论文摘要一样——你往往会发现，计划写的和最终写出来的，很多时候并不是一回事情。
2014年3月17日，哈佛－史密松天体物理研究中心的菲利普报告厅内坐无虚席，成千上万的天文学家和公众通过网络直播焦急地等待着，等待着见证观测宇宙学又一个划时代的发现。中午12点整，项目负责人之一、我曾经的博士导师约翰·科瓦克（John Kovac）开始介绍此次跟原初引力波直接相关的宇宙微波辐射信号的观测结果，以及专门设计建造的核心探测装置：第二代BICEP南极望远镜。

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位于南极极点附近的第二代BICEP望远镜（右侧建筑楼顶的碗状物），捕捉到了宇宙诞生后最初瞬间留下的印迹。图片来源：Keith Vanderlinde/Handout/Reuters
不得不说，这是一个历史性的时刻。在不到一天的时间里，全球超过350万人尝试登陆哈佛网络直播平台，希望第一时间得知新闻发布会的细节，以至于哈佛完善的网络平台彻底崩溃——我想很少有一个科学发布会会引起几乎整个科学界甚至公众的震撼。作为宇宙中稀有的智慧生命的我们，窥探到了宇宙诞生后最初的一瞬间留给后人的信息——请相信我，作为智慧生命的种群，生活在这样的一个宇宙中，真的是一件非常幸福，更是幸运的事情。
低调造访
就在新闻发布会的大约一周前，美国麻省理工学院教授阿兰·古斯（Alan Guth）收到一封电子邮件。内容大概是这样的：“尊敬的古斯教授，我们发现了一件有趣的事情，这个发现跟我的研究和你的研究都有关系。但是我还不能告诉你具体是什么内容。我希望能够尽快拜访你——这件事还是稍微有那么一点着急的，期盼你的回复。另外，出于保密的原因，请不要跟任何人提起我跟你联系见面这件事情，谢谢。”邮件的落款人，正是哈佛大学的约翰·科瓦克。
看到这封邮件，阿兰立刻猜到了可能会是什么事情。这是他盼望了30多年的一个信号，一个来自于宇宙诞生时候的关键信号。他在1980年提出过一个关于宇宙诞生时期的理论，而那个信号正是这一理论的关键预言！不过，在这个时候，快70岁的阿兰还没有想象的那么兴奋。
实际上，人们试图寻找这个信号已有多年时间，就算这个叫科瓦克的家伙声称看到了什么，估计也是那种好像“有点东西”，但又不那么确定的结果。就像两年前欧洲核子中心（CERN）发现希格斯粒子那样，最先他们看到的也只是一个3个sigma左右的信号。这是科学家用来判定结果在统计上是否靠谱的一种说法。用听得懂的中文来说，就是这个结果仍有千分之几的概率可能是错的。虽然听起来这已经是一个很小的数字，但其实科学史上出现过很多“号称”只有千分之几会错的东西，后来都证明是错的。人们往往会过于自信地估计他们寻找到的信号的真实性。所以，对于这种往往雷声大雨点小的信号，“久经考验”的阿兰已经习惯了。