現代宇宙學的主流理論認為，宇宙在誕生的極早期經歷過一個極為短暫但異常迅猛的膨脹階段——宇宙暴脹，宇宙的尺度在萬億分之一秒的時間內放大了億億億倍。這個劇烈的過程不但埋下了后來星系、星系團等宇宙結構形成的“種子”，還激起了時空的漣漪——即原初引力波。
引力波是時空的波動。2015年，激光干涉引力波天文臺（LIGO）合作組宣布首個引力波的探測事例，這一劃時代的發(fā)現摘得了諾貝爾物理學獎的桂冠，開啟了人類引力波天文學的新紀元。目前已積累的幾十起引力波探測事例均源自大質量天體，如黑洞、中子星的并合過程。原初引力波與之截然不同，它產生于138億年前時空的量子漲落，被稱為“宇宙嬰兒時期的第一聲啼哭”。至今，這些微弱的漣漪仍在宇宙間回蕩。
原初引力波承載著宇宙誕生的核心秘密。現代宇宙學對極早期宇宙提出了多種可能的圖景，例如：暴脹宇宙——宇宙在誕生后極短時間內經歷了一次指數級的超快膨脹；反彈宇宙——宇宙在經歷一次收縮后反彈；循環(huán)宇宙——宇宙在膨脹和收縮之間周而復始的循環(huán)等。不同的理論模型對原初引力波的產生機制和強度也做出了不同的預言，因此，探測出原初引力波的存在與否、測量出原初引力波的強度，就如同獲得了解開宇宙誕生奧秘的鑰匙。此外，原初引力波是時空量子漲落被暴脹放大到可觀尺度的直接證據。探測到它，將是人類首次探測到引力的量子效應，為證實引力子的存在提供有力的證據，關乎時空的本質。
原初引力波經過138億年的漫長時光已經變得極其微弱。幸運的是，人們可以通過宇宙大爆炸的余暉，即宇宙微波背景輻射（CMB），來尋找原初引力波的蛛絲馬跡——原初B模式偏振。這種大尺度的、旋渦狀的偏振圖案，就像是原初引力波在CMB這張“底片”上留下的“指紋”，是其存在的最直接證據之一。LIGO等激光干涉儀探測引力波，如同架設了一臺“時空錄像機”，實時錄制了引力波引起的臂長變化；而CMB偏振望遠鏡探測原初引力波，則更像是拍攝一張來自宇宙早期的“化石照片”。
探測原初引力波對臺址環(huán)境要求十分苛刻，大氣層中的水汽會嚴重干擾對這種微弱偏振信號的精密測量，一般認為，觀測季可沉降水汽含量中位數低于2毫米的地方，是較為理想的臺址。縱觀全球，只有南極極點、智利阿塔卡馬沙漠、格陵蘭島和中國西藏阿里地區(qū)滿足這樣的條件。在冬季，阿里臺址氣溫將降至零下30攝氏度，可沉降水汽含量中位數在觀測季可達1毫米以下。
2025年4月，在海拔5250米的西藏阿里高原，我國的阿里原初引力波探測實驗（AliCPT）成功實現“首光”觀測。現已部署的阿里原初引力波探測實驗一期（AliCPT—1），在國際同類望遠鏡中有效口徑最大，可搭載探測器數量最多。目前，AliCPT—1已轉入科學觀測階段，它將在未來幾年持續(xù)掃描，在CMB的偏振信號中搜尋原初B模式的獨特印記。原初引力波的探索將為我們揭示宇宙最原初的樣貌，讓我們得以“聆聽”來自138億年前的回響。
（作者為中國科學院高能物理研究所研究員、阿里原初引力波探測實驗首席科學家）
《 人民日報 》（ 2025年08月23日 06 版）