原初引力波 首先，我们从一个基础物理概念“引力波”开始。根据爱因斯坦的广义相对论，任何具有质量的物体加速运动时，都会扰动周围的时空结构，这种扰动会以光速像波一样向外传播，这就是引力波。它描述的是时空本身的伸缩与扭曲。例如，两个黑洞相互绕转并最终合并，就会产生强烈的引力波。 引力波根据其起源和频率，大致分为三类：由致密天体（如黑洞、中子星）合并产生的高频引力波（由LIGO等地面探测器探测）；由大质量黑洞绕转等产生的低频引力波（由脉冲星计时阵列探测）；以及我们今天要聚焦的第三类——频率极低的“原初引力波”。 “原初” 这个词至关重要，它意味着这些引力波产生于宇宙的极早期，是宇宙诞生之初物理过程的直接“化石”证据。具体来说，理论认为它主要产生于 宇宙暴胀 时期（一个在极短时间内宇宙以指数级迅猛膨胀的阶段）。在暴胀期间，微小的量子涨落被急剧拉伸到宏观尺度，其中不仅包括了物质密度的微小扰动（这最终演化为星系等宇宙结构），也包含了时空本身的涨落，这部分时空的涟漪就是原初引力波。 理解了其起源后，我们来看它的独特性质。与天体物理过程产生的引力波不同，原初引力波是 随机背景 的，它充满了整个宇宙，就像一场从宇宙诞生之初就存在的、永不停止的“时空之雨”，其信号由所有方向、所有频率的波叠加而成，没有一个确定的来源点。 那么，我们如何探测这种来自创世之初的信号呢？最主流的间接方法是观测 宇宙微波背景辐射 （CMB）。CMB是大爆炸后约38万年宇宙冷却到中性原子形成时释放的第一缕光，它携带了宇宙婴儿期的全部信息。 原初引力波对CMB的影响非常特殊。它会引起CMB光子的 偏振 。光可以看作是一种横波，其电场振动方向称为偏振。CMB的偏振模式可以分为两类： E模 （电场型，类似于静电场的偏振图样）和 B模 （磁场型，类似于磁力线的偏振图样）。关键点在于，普通物质密度扰动主要产生E模偏振，而 原初引力波则会独特地产生B模偏振 。 因此，搜寻原初引力波的核心，就变成了在CMB的偏振图中，搜寻那个独特的、由引力波产生的 原初B模偏振信号 。这被科学家们称为“现代宇宙学的圣杯”之一，因为它不仅证明了引力波的存在，更是直接检验宇宙暴胀理论、并探索极高能标下（接近普朗克能量）量子引力效应的黄金探针。 目前探测的挑战和现状是：原初B模信号极其微弱，远弱于前景干扰（如银河系的星际尘埃辐射产生的偏振）和透镜效应（宇宙中的大质量结构会使E模偏振扭曲，产生类似B模的次级信号）。全球多个实验团队（如BICEP/Keck阵列、南极望远镜SPT等）正致力于在南极等高海拔干燥地区进行观测，并通过多频率观测来扣除前景污染。迄今为止， 原初B模信号尚未被明确证实发现 ，仍是宇宙学前沿最活跃的探索领域之一。