《自然》专访发现宇宙原初引力波科学家

原标题：《自然》专访发现宇宙原初引力波科学家

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哈佛大学科学家约翰•科瓦克博士

腾讯科学讯（罗辑/编译）据国外媒体报道，美国东部时间3月17日，哈佛大学科学家约翰·科瓦克博士和他的研究小组宣布发现了来自宇宙大**的引力波信号，这项研究建立在对宇宙微波背景辐射的调查之上，后者也时常被称为宇宙大**的“余辉”。本项调查中科学家使用了位于南极的BICEP2望远镜，通过观测宇宙微波背景辐射的偏振信号来探测引力波信号，其类似于太阳光偏振现象。

绘制出的宇宙微波背景辐射偏振分布图与某些磁场行为类似，比如我们在磁场中释放铁屑就可以观察到独特的漩涡状结构，而类似的现象被科学家称为B模，从中可窥视出宇宙在暴涨期存在的引力波行为。科学家已经发现，宇宙大**后经历了一段特殊的暴涨期，宇宙的体积在其阶段出现的几何式的扩大，而其中的引力波行为更加令人关注，因为这与我们当今宇宙所出现的星系、恒星等所有天体有关。因此，如果这个发现被最终证实，那么我们现有的宇宙学理论才有了一个坚实的基础，因为我们几乎所有的理论都认为宇宙来自大**，本项研究对基础物理学的影响是显而易见的。

科学家约翰·科瓦克博士目前就职于哈佛大学史密松天体物理中心，他在接受《自然》杂志专访时为我们解答了一些关于宇宙大**与引力波的基本问题：

1.记者：位于南极的BICEP2望远镜可从微波背景辐射调查中获得哪些信息？

约翰·科瓦克博士：本项研究最重要的结果是引力波的信号对宇宙极早期暴涨模型有何影响，我们目前已经探测到了138亿年前存在的引力波信号，而宇宙微波背景辐射信号则是宇宙大**后38万年时所遗留的，因此两者并不是同时出现的早期宇宙中，但可以肯定的是在微波背景辐射信号中存在引力波的信号，因此我们只要对微波背景辐射进行详细探测，就可以从中发现与引力波有关的信息。

2.记者：本项研究中还有哪些方面与引力波发现有关？

约翰·科瓦克博士：宇宙学理论几乎每个人都知道，但是并没有被广泛认可。从更深层的角度看，我们能发现引力波信号就证明当前的量子力学和引力理论是正确的。

3.记者：BICEP2望远镜的数据比普朗克望远镜的观测数据高出近两倍，这一点是否存在问题？

约翰·科瓦克博士：普朗克空间望远镜数据显示了微波背景辐射的温度分布情况，并不是对偏振情况进行观测，面对这个差别，我们的研究团队也非常小心，因此在过去的三年内一直在寻找其中的原因，是否是系统误差所导致的，但到目前为止我们已经进行了最为详细的分析。

4.记者：你何时意识到自己可能发现了长期追寻的暴涨理论决定性证据？

约翰·科瓦克博士：在去年秋天，当我们首次将BICEP2望远镜的观测数据与BICEP1进行对比，结果发现两者是一样的，这强有力证明了我们的发现是正确的，因为BICEP1的技术水平更陈旧一些，不同类型的仪器和技术却同时得到了相同的信号，这使得我们团队中存在的许多疑虑都被打消了。在12月初，我当时还在南极，我们团队召开了一个会议，气氛非常严肃，我们将已经通过验证的数据全部体现出来，而还没有得到验证的数据也整理出来，如果余下的验证全部通过了，那么我们就将公布这一发现。

5.记者：当你们取得成功时（之后）是否进行了庆祝呢？

约翰·科瓦克博士：我觉得我在这个团队中的作用是无时无刻要保持冷静，如果我们要进行庆祝，就应当是公布发现成果之后。

6.记者：你是如何对微波背景辐射的研究产生兴趣的呢？

约翰·科瓦克博士：我在高中时阅读了史蒂芬·温伯格撰写的宇宙学方面的书，比如《最初的三分钟》（Basic Books, 1977），当时这本书立刻吸引了我，我现在还记得书中的一段话是这么说的：现在我们将进入一个新的天文学阶段，即便在10年前这些事件根本无法想象的出来，我们当前的研究对象不再是银河系、遥远星系这些宇宙天体，而是宇宙诞生之谜，在大**发生后所弥散的背景辐射信息。这就是史蒂芬·温伯格在书中对宇宙微波背景辐射发现及其意义的描述，但是当时这些内容对宇宙学而已还是非常新鲜的，而我还是一个孩子，我认为这是所有学科中最酷的事情，没有一个学科可比拟宇宙学的精彩。

之后，我选择去普林斯顿大学学习，其中部分原因是因为我在这本书中得知这么一所大学在该研究领域有着突出的研究成果，比如宇宙微波背景领域杰出的代表人物吉姆·皮布尔斯，罗伯特·迪克和大卫·威尔金森等。尤其让我觉得骄傲的是，我当时被分配到大卫·威尔金森那儿深造，于是我真正意义上接触到了宇宙微波背景辐射研究项目，当时他们正在南极建造一台巨型望远镜，就是用来研究微波背景辐射。进入这个实验室后，我完成“深陷其中”，试图通过自己的努力去南极。到了1990年至1991年，也就是COBE卫星发现微波背景辐射中存在震荡后不久，我们在南极建造的望远镜也发现了类似的现象，只不过时间上晚了一些。此后，我一直在从事这项工作，在此期间我去过南极23次，这是我职业生涯中最为精彩的一段时光，我很荣幸能加入到探索微波背景辐射这项工作中。

7.记者：我看见你的书架上放着已故天体物理学家安德鲁·朗格的照片，他于2010年因为抑郁症而**，但是他曾经指导过许多研究宇宙微波背景辐射的学生。他对你职业生涯是否起到某种影响呢？

约翰·科瓦克博士：我曾经在安德鲁实验室进行博士后研究，之后才作为一名资深研究员进入哈佛大学，安德鲁给我了极大的灵感并且是我的良师益友，同时鼓励我参与南极BICEP1 望远镜的安装与操作工作，最终成为BICEP2望远镜的首席科学家。

在安德鲁眼中，对B模偏振的研究时常被描述成宇宙中最徒劳无益的追寻，但是现在我觉得他如果看到这个研究成果，他一定非常高兴，我们已经证明这不是徒劳无益的研究。其实，我也是芝加哥大学天文学家约翰·卡尔斯特姆的研究生，但现在我和约翰相互成为了竞争对手，他也是我们最亲密的朋友之一，因此我有两位伟大的导师。

8.记者：你孩子现在多大了？在他眼中你目前从事的是一项什么样的工作？

约翰·科瓦克博士：我儿子现在九岁了，对于宇宙起源之谜的研究他显得非常激动，他或多或少能理解一些关于我的工作内容，有时候他向我的妻子解释一些关于宇宙的问题让我感到非常惊讶，等他再大一些时，我可以带他去南极，体会我第一次看到BICEP望远镜时的感觉。

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