宇宙大爆炸是不是和一个更深层次的引力理论有瓜葛？这个难题困住了物理学家大概一个世纪。最近一个研究可能要给这个问题一个新的答案了。加拿大滑铁卢大学和圆周理论物理研究所的科学家给宇宙诞生时剧烈膨胀这个现象——被称为暴胀——提供了一种新的解释。他们说暴胀不用任何人为设定就能自然产生。过去几十年里，物理学家给爱因斯坦的广义相对论打了不少补丁，又添加一个专门设计的粒子场才凑出答案。这有点像给一辆老爷车不断打补丁勉强凑合着用，但还是觉得不够优雅。问题出在爱因斯坦的广义相对论在大爆炸那个极端时刻完全失效了。在这种条件下，时空密度高得吓人、温度也特别高。阿夫肖尔迪团队采用了一种叫二次量子引力的理论框架。这个框架特别之处在于，就算能量高得离谱，数学上也能保持稳定自洽。用这个理论模拟宇宙诞生时暴胀就出现了。阿夫肖尔迪说："只要用一种在极高能量下保持一致的方式处理引力，宇宙快速膨胀就会自然出现。"这次研究把量子引力从理论阶段推向实验验证。科学家们的模型给出了原始引力波的最低强度值。原始引力波是宇宙大爆炸初期产生的时空涟漪。这次研究预测的原始引力波强度正好落在现有的实验技术能捕捉到的范围内。阿夫肖尔迪表示："这个模型给出了清晰的预测，而且是实验实际可以寻找的。"参与这项研究的还有滑铁卢大学博士生刘若霖和高技术学院讲师杰罗姆·坎廷。这个团队还表示接下来会进一步精细化未来实验的预言并探索这一框架与粒子物理学及其他早期宇宙谜题之间联系。这个研究不仅仅是为了解释暴胀本身，更是要统一量子力学和广义相对论这两大理论。大爆炸那个时刻恰恰是两者必须同时适用的地方。加拿大滑铁卢大学、圆周理论物理研究所、日本主导的LiteBIRD卫星计划、多个地面引力波阵列都在寻找原始引力波痕迹。这次研究提供了一个新的视角去理解宇宙起源。