剛剛，2017年諾貝爾物理學獎正式揭曉！

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北京時間10月3日17點45分，萬眾矚目的2017年諾貝爾物理學獎揭曉。本次的獲獎者為雷納·韋斯 (Rainer Weiss)，巴里·巴里什（Barry Clark Barish），基普·索恩(Kip S Thorne)，以表彰他們對LIGO探測裝置的決定性貢獻以及探測到引力波的存在。

圖|左起：雷納·韋斯(Rainer Weiss)、巴里·巴里什(Barry Clark Barish)、基普·索恩(Kip Stephen Thorne)

雷納·韋斯 (Rainer Weiss)

雷納·韋斯（Rainer Weiss），1932年出生於德國，麻省理工學院（MIT）物理學家，1966年便設想出一種探測引力波的方法，2015年9月1000名利用激光干涉引力波天文台（LIGO）開展研究的物理學家在兩個巨大黑洞位於距地球10億光年的地方相互圍繞著旋轉時，探測到其輻射出的脈衝波。2016年9月6日，獲得卡弗里天體物理學獎；2016年9月21日，入選2016年引文桂冠獎名單。2016年9月21日，獲得「復旦-中植科學獎」物理學獎；2016年9月27日，獲得邵逸夫天文學獎。2016年12月，獲得特別基礎物理獎。雷納·韋斯發明的激光干涉引力波探測器是LIGO裝置的基礎。他首次分析了探測器的主要雜訊來源，並領導了LIGO儀器科學的研究，最終使LIGO達到了足夠的靈敏度。韋斯不僅在引力波方面為天文學做出了巨大的貢獻，他還是宇宙微波背景輻射熱譜測量方面的專家，2006年贏得諾貝爾獎的COBE項目，他就是當時科學工作組的主席。

巴里·巴里什（Barry Clark Barish）

Barry Barish，實驗物理學家，1936年生於美國奧馬哈市，1962年獲得加州大學伯克利分校高能實驗物理博士學位，1963年加入加州理工學院。1994年擔任LIGO PI，1997年成為LIGO主任，並創建LIGO科學聯盟。巴里·巴里什領導了LIGO建設及初期運行，建立了LIGO國際科學合作，他把LIGO從幾個研究小組從事的小科學成功地轉化成了涉及眾多成員並且依賴大規模設備的大科學，最終使引力波探測成為可能。

基普·索恩(Kip S Thorne)

基普·S·索恩(Kip Stephen Thorne)是美國理論物理學家。1940年6月1日出生於洛根。1984年索恩與其他人合作創建了LIGO計劃，這成為了美國國家科學基金會投資的最大項目。2016年9月6日，獲得卡弗里天體物理學獎；2016年9月21日，入選2016年引文桂冠獎名單；2016年9月21日，獲得「復旦-中植科學獎」物理學獎；2016年9月27日，獲得邵逸夫天文學獎。基普·索恩奠定了引力波探測的理論基礎，他開創了引力波波形計算以及數據分析的研究方向，並對LIGO儀器科學做出了重要貢獻，特別是提出了量子計量學理論的一系列基本概念。

關於引力波你需要知道這些

2016 年 2 月 11日，在愛因斯坦預測引力波存在的100 年之後，LIGO宣布人類首次探測到了引力波。13億年前，兩個黑洞併合，其攪動時空產生的引力波信號開始了漫漫的星際旅途；2015年9月14日，剛剛升級完畢的LIGO捕捉到了這個信號，並將之命名為GW150914。目前，人類已經分別在2015年9月、2015年12月、2017年1月和2017年8月完成了四次引力波的觀測，在最近一次引力波的觀測中，由位於美國和義大利的三處天文台同時觀測到這種黑洞融合現象

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引力波動畫示意圖片來源：NASA

1915年，愛因斯坦創立了廣義相對論，並在次年首次預言了引力輻射——引力波的存在。當有質量的物體的空間分布發生一些特定變化時，就會引起時空的波動，向外界輻射能量，這就是引力波。他指出，與電磁輻射的最主要貢獻來源於電偶極矩不同，引力波輻射的最主要貢獻來源於質量的四極矩。一般來說，由於四極矩形變要比偶極矩小很多，再加上引力的耦合常數——萬有引力常數G 的數值非常小，所以引力波的觀測非常困難。因此直到一個世紀之後的2015年9月14日，引力波才第一次被LIGO合作組所觀測到。

LIGO裝置實拍圖圖片來源：LIGO

LIGO的全稱是激光干涉儀引力波天文台，是加州理工學院主導，與麻省理工大學合作的引力波觀測試驗組。它的本質其實就是我們高中物理中曾學過的邁克爾遜干涉儀。當引力波經過時，干涉儀的雙臂長度會有微小的改變，導致產生光程差，科學家們再通過精密測量技術，在各種雜訊中將微弱的信號捕捉出來。由於探測到的引力波信號可能與傳播的方向有關，LIGO建造了兩個位於不同位置的觀測站。

LIGO的三位聯合創始人 圖片來源網路

LIGO的三位聯合創始人，雷納·維斯（RainerWeiss）、吉普·索恩（Kip Thorne）和羅納德·德雷弗（RonaldDrever）在LIGO的設計和運作中居功至偉，這也一度使他們成為了獲諾貝爾獎呼聲最高的人選。不幸的是德雷弗於今年3月7日因病逝世。

eLISA裝置構想圖 圖片來源：NASA

LIGO的成功探測極大地激發了各國對引力波探測項目的興趣。除LIGO外，現有的引力波研究裝置還有位於德國的GEO600，位於義大利的Virgo和日本的KAGRA。我國的「太極計劃」和「天琴計劃」和「阿里實驗計劃」也正在開展。LIGO在設計時是專門針對探測雙中子星或雙黑洞系統產生的引力波的頻率而設計的，而空間探測裝置（如計劃中的eLISA）相比LIGO這樣的地面裝置探測而言，可以設計更遠的干涉臂長，所以能夠探測更低頻段的信號，而更多的天體活動產生的引力波都屬於這一頻段。所以，空間探測計劃會預期比地面裝置探測到更多的事例。引力波的信號記錄著宇宙中遙遠天體活動的信息，是我們認知這些神秘天體的有力途徑，引力波的成功探測標誌著一個引力波天文學的新時代正在開啟。

近十年諾貝爾物理學獎情況

2016年諾貝爾物理學獎被授予David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane和J.Michael Kosterlitz以獎勵他們在拓撲相和拓撲相變方面的傑出貢獻。了解詳情請點擊這裡。

2015年諾貝爾物理學獎被授予日本科學家梶田隆章和Arthur B. McDonald以表彰他們分別發現了大氣中微子和太陽中微子的振蕩，證明了中微子有質量。

2014年諾貝爾物理學獎被授予日本科學家赤崎勇、日裔美國科學家中村修二（60歲）及日本科學家天野浩。他們開發了藍色發光二極體（LED），使節電的高亮度照明器材成為可能，極大改變了人們的生活，並因此受到高度評價。

2013年諾貝爾物理學獎被授予比利時理論物理學者Fran?ois Englert和英國理論物理學家Peter W. Higgs，兩人因預測被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子的存在而獲獎。

2012年諾貝爾物理學獎被授予法國科學家Serge Haroche與美國科學家David J. Wineland，兩位物理學家分別因為在量子光學領域束縛並用原子操控光子的量子態和束縛並用光子操控帶電離子的量子態而獲獎。

2011年諾貝爾物理學獎被授予Saul Perlmutter, 以及Brian P. Schmidt 和Adam G. Riess一組合作者，表彰他們通過觀察遠處超新星發現宇宙的加速膨脹。

2010年諾貝爾物理學獎被授予英國曼徹斯特大學科學家Andre Geim和Konstantin Novoselov，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是目前已知材料中最薄的一種，被普遍認為會最終替代硅，從而引發電子工業的再次革命。

2009年諾貝爾物理學獎被授予英國華裔科學家高錕及美國科學家Willard S. Boyle和George E. Smith。高錕在「有關光在纖維中的傳輸以用於光學通信方面」取得了突破性成就。後兩者發明了半導體成像器件——電荷耦合器件（CCD）圖像感測器。

2008年諾貝爾物理學獎被授予美國科學家Yoichiro Nambu和兩位日本科學家小林誠、利川敏英。Yoichiro Nambu因為發現粒子物理中的對稱性自發破缺機制而獲獎，日本科學家小林誠、利川敏英因發現對稱性破缺的來源而獲此殊榮。

2007年諾貝爾物理學獎被授予法國科學家Albert Fert和德國科學家Peter Grünberg，表彰他們先後獨立發現了「巨磁電阻」效應。

素材來源：

LIGO早期三位發起人的故事，知識分子胡一鳴

引力波為什麼總是只聽樓響不見下樓？謝頓

明天的物理獎會給誰？不如先看看過去的贏家都是誰 施郁

盤點21世紀諾貝爾物理學獎得主 新浪科技

騰訊科普

編輯：Aprilis

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