引力波是爱因斯坦广义相对论的预言 [1] 。20 世纪 50 年代 Bondi 证明了自引
力系统例如中子星、黑洞双星发射的引力波携带能量 [2] 。1974 年开始对脉冲双星
PSR 1913+16 的观测毫无疑问地确定了这一点 [3] 。目前主流的引力波探测方法是利
用激光干涉技术。随着臂长为千米量级的引力波激光干涉仪，如 LIGO, VIGO, GEO
等陆续获得科学数据，以及未来的空间计划，如 LISA 的实施，引力波探测已经进
入了一个全新的时期 [4] 。周期性引力波、双星旋转绕进、引力波爆、引力波背景，
是这些仪器的科学目标。
宇宙学起源的背景对于研究宇宙学，高能物理有重要的意义，例如微波背景辐
射(CMB)。但是 CMB 只能追溯到宇宙的光子退耦时期，并且在传播过程中受到影
响。越弱的相互作用在越强的能标处退耦，引力波在传播过程中几乎不参加任何相
互作用。因此，宇宙学起源的引力波背景携带了比 CMB 更早期的，独一无二的宇
宙学信息。同时也打开了探索高能物理的新方向 [5, 6] 。
区别于慢滚(标准)暴涨模型描述的早期宇宙图像，“pre-Big-Bang (PBB)
scenario”，“phase transitions”，“cosmic string”等也给出了不同的早期宇宙图像和物
理图景。如何区分他们是宇宙学一项基本任务，同时也会带来新物理。这些不同的
物理机制给出了不同宇宙学起源的引力波背景 [7] ，并且是目前已知唯一可能的探测
区分手段。
然而还有很多问题需要解决：首先，在仪器方面，对探测器灵敏度的进一步追
求将对量子力学、量子光学、引力参考计(gravitational reference sensor, GRS)等科学
技术提出挑战。例如，地面探测器需要突破标准量子极限，为达到这个目的，宏观
量子力学在理论上和在实验上都有很多路要走 [8] ；而空间探测器将对 GRS 这项最
基本技术提出了严格要求 [9] 。其次，在数据分析方面，各种宇宙学模型本身还有很
多要解决的问题，它们给出的引力波背景都作了或多或少的近似，如何利用这些模
版来确定引力波背景的细节，例如背景是否各向同性，偏振态如何，是否高斯等，
还有待于研究。另外，除了宇宙学起源的引力波背景，还有大量天体发射的引力波
叠加而成背景，目前对于引力波背景的数据分析手段是联合几个探测器来实现 [10] 。
但是这些手段没有区别这两种起源的引力波，如何将它们从数据中区分开，还是一
个全新课题、难题。