引力波觀測的意義：為認識宇宙打開一扇新窗口

今年諾貝爾物理獎的獲得者之一，已經85歲高齡的Ligo團隊核心創始人韋斯（Rainer Weiss）曾在2015年首次探測到引力波時說：「有一隻猴子坐在我的肩上長達40年，它一直在我耳邊嘮叨，說這（Ligo）真的能成功嗎？你已經拉了一大堆人進來，萬一這是個錯誤呢？突然，這隻猴子跳開了，這實在是巨大的解脫。」

只是一個開始

諾貝爾物理獎的發布會延遲了5分鐘開始。當地時間上午11時50分，諾貝爾委員會成員走進瑞典皇家科學院的發布會房間，隨後公布了2017年諾貝爾物理獎的得獎人名單——美國麻省理工大學教授韋斯，加州理工學院教授巴里什（Barry C. Barish）和索恩（Kip S. Thorne）。

三位科學家因為發起並領導Ligo（激光干涉引力波天文台）項目，並因將理論及實驗物理學應用於宇宙研究領域做出的貢獻而受到表彰。

不過可惜的是，引力波探測的先驅、Ligo創始人之一的加州理工學院教授德雷福（Ronald W.P. Drever）今年3月在愛丁堡辭世，享年85歲，未能等到這一科學界的最高獎項。德雷福設計並實現的Ligo干涉儀對於探測引力波所需的極度靈敏條件至關重要。

「在宇宙誕生之初，還沒有光的時候，就已經有引力波了，所以發現引力波，就可以研究宇宙最初期的物質形態。」上海天文台原台長趙君亮對第一財經記者表示，「不過要用於未來實際的天文研究，還有很長的路要走。」

今年2月，第一財經記者專訪了參與Ligo項目的上海人張淵皞。當時張淵皞還在美國羅切斯特理工大學讀博士。他感慨地說道：「這個信號太完美了。主觀上一直不敢相信，似乎是一個弱得不能再弱的信號，才能體現出Ligo強大的威力。」

如今，張淵皞剛剛加入了德國馬克斯-普朗克研究所（Max Plank Institutes），仍然從事引力波數據的收集工作。他第一時間和第一財經記者分享了引力波獲得諾貝爾獎的喜訊。

「發現引力波只是引力波天文學的開端，它為觀察宇宙打開了一扇新的窗。」張淵皞對第一財經記者表示，「更重要的是之後的物理學。目前發現的都是雙黑洞合併的信號，還有比如雙中子星、銀河系內中子星的信號和其它未知的信號，以後的新發現都會為理解宇宙提供新的方法和證據。」

諾貝爾大會對於引力波的發現這樣評價：「2015年9月14日，人類歷史上第一次探測到引力波。愛因斯坦在100年前預測了引力波，是由兩個黑洞在合併時產生的。引力波抵達美國Ligo天文台需要經歷13億光年。」

這意味著，當引力波抵達地球的時候，是非常非常微弱的，但是對人類天體物理學的變革產生積極意義。引力波為人類觀察宇宙中最為激烈的天文活動提供了全新的方式，並且考驗著人類的認知極限。

挑戰人類認知極限

Ligo作為引力波目前最為靈敏的觀測項目，由全世界20多個國家超過1000名科研工作者共同完成，並且實現了人類半個世紀的目標——探測引力波。而此次獲獎的三位科學家在領導引力波項目的實現過程中，功不可沒。

正如韋斯教授在接到諾貝爾大會電話時所強調的：「引力波並不是三個人的研究成果，而是一個千人團隊才能完成的項目。我們為此努力了整整四十年！」

韋斯教授和已經辭世的德雷福教授是Ligo團隊中的關鍵核心人物，他們是Ligo的發起者。1964年，Weiss加入麻省理工學院物理系時，Ligo只是他設計的廣義相對論課程的一項課堂練習。1975年，韋斯教授認識了加州理工大學的物理學家索恩教授。

索恩教授是著名的理論學家，研究重點是引力物理和天體物理學，側重於相對論恆星、黑洞和引力波。30年來他一直在推崇Ligo項目，與韋斯教授和德雷福教授密切合作，為探測引力波提出新的技術和思路。他還是好萊塢影片《星際穿越》的執行製片人和科學顧問。

巴里什教授對於粒子物理學的大型項目有著豐富的經驗，他曾經擔任Ligo項目的首席科學家，具體協調了Ligo項目的發展以及設備的建造和實施。

在愛因斯坦在廣義相對論中這樣描述引力波：「引力波以光速迅速擴散，充滿整個宇宙。」他解釋道，引力波產生於巨大的加速中，比如冰上運動員做單腳旋轉，或者兩個黑洞交替旋轉時。不過愛因斯坦認為，引力波是永遠無法測量的。而藉助於Ligo巨大的激光探測儀，它們能在引力波經過地球的時候，測出比原子核千分之一還小的微量變化。

目前，科學家通常用宇宙射線或者中微子等電磁輻射和粒子來探索宇宙，引力波作為探測時空本身的直接手段，為人們打開了觀測看不見的世界的新方法。利用這種方法，科學家能夠捕捉到引力波並將其翻譯成有效信息，帶給人類更多驚喜的發現。

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