引力波研究摘諾獎，其中一位研究者竟然拍過《星際穿越》

10月3日下午，2017年諾貝爾物理學獎揭曉，3位美國科學家雷納·韋斯(RainerWeiss)、基普·索恩(KipStephenThorne)和巴里·巴里什(BarryClarkBarish)獲獎。獲獎理由是「對LIGO探測器和引力波觀測的決定性貢獻」。引力波研究獲獎被公認為實至名歸，那麼研究及獲獎背後有哪些趣聞，且聽一一道來。

最後一秒鐘邂逅13億年前的碰撞

雖然很難理解，但引力波對我們來說並不陌生。小說《三體》當中提到的人類對抗三體星人的武器，就是引力波發射裝置。那麼引力波到底是什麼呢？

樂器發出的聲音滿載著信息。聆聽音樂時，我們可以推論出演奏音樂的樂器的種類（如管樂器或者弦樂器）和質地（銅製的或是木製的），我們甚至可以評價樂手技藝的精湛程度。所有這些信息的載體是聲波，這是一種以固定速率向外傳播的空氣擾動。物理學家也借用這個概念來研究宇宙。只不過，在宇宙中傳導波的介質並不是空氣，而是時空；而這種波不再是聲波，而是引力波。

簡單地說，我們之前觀測宇宙是用望遠鏡，叫看宇宙，如今我們探測到引力波，實際上我們是在聽宇宙。

我們這次探測到的引力波是從雙黑洞來。黑洞的質量非常大，連光都不能逃逸出去，我們這裡探測到的引力波是從兩個相互環繞的黑洞逐漸環繞，到最後併合所產生的這樣一個引力波。

1916年，愛因斯坦就預言了引力波的存在，這個預言非常簡單，任何加速運動的物質都會發出引力波，也就是說我動一下，你跑兩步，同樣會發出引力波，只是這個引力波可能非常非常微弱。

黑洞在併合的過程中是一個非常劇烈的過程，發射出大量的引力波，所以這就是我們一直在強調的引力波源的這樣的一個過程。這樣的一個信號經過了無數個星系最終傳到了地球。

這個距離有多遠？13億光年。歷經了13億年，引力波到達地球，那它的距離也是13億光年，也就是說實際上這個併合發生在13億年之前，而就在它到達前一周，我們在美國的這兩個地方準備好了兩個剛剛達到探測精度的天文台。

科學家探測到的是由黑洞合併產生的一個時間極短的引力波信號，持續不到1秒。它經過13億年的漫長旅行，於2015年9月14日抵達地球，被剛改造升級的LIGO的兩個探測器以7毫秒的時間差先後捕捉到。

13億年前的碰撞，最後一秒鐘，美國「激光干涉引力波天文台」LIGO在人類歷史上首次邂逅引力波。引力波雖然深奧，但這個發現的過程是多麼浪漫唯美啊。

ＦＡＳＴ的一個重要目標就是探測引力波

作為一種時空漣漪，引力波如同石頭被丟進水裡產生的波紋。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產生引力波。100年前，愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在。廣義相對論的其他預言如光線的彎曲、水星近日點進動以及引力紅移效應都已獲證實，唯有引力波一直徘徊在科學家的「視線」之外。

這項發現的意義不僅僅是證明了愛因斯坦的預言，它還有著更加重大的意義。人類探測到了引力波，猶如伽利略在400多年前首次使用望遠鏡，開啟了現代天文學觀測的時代。

作為時空本身的震動，引力波常常會被人和聲波進行對比。事實上，引力波望遠鏡能夠讓科學家們在光學望遠鏡「看到」某個現象的同時「聽到」它的「聲音」。

科學家將引力波比喻成一場宇宙交響曲，而美國ＬＩＧＯ的成果只是一個序曲。中國科學家不甘心僅僅討論美國主導的科學發現，也在努力推動一系列中國的引力波探測計劃，聆聽宇宙的遙遠迴響。

中國在貴州建設的５００米口徑球面射電望遠鏡（英文縮寫為ＦＡＳＴ），它的一個重要目標是利用脈衝星探測引力波。中科院院士武向平曾預計：「中國隨著ＦＡＳＴ的建成並加入國際引力波探測行列，將會把脈衝星計時引力波探測的靈敏度提高２至３倍。另外，即將建設的平方公里陣列射電望遠鏡（ＳＫＡ），中國是首創國之一，將把脈衝星計時探測引力波確立為首要科學目標之一。」

迄今共有6位華人科學家獲此殊榮

雷納·韋斯教授（生於1932年9月29日）是美國理論物理學家、麻省理工學院物理學榮譽教授。在他的學術生涯中，最重要的成就是發展出激光干涉術來探測引力波。這項技術是激光干涉引力波天文台（LIGO）裝置的基礎。韋斯教授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，在人類歷史上第一次探測到了引力波。

此次的諾貝爾獎金，韋斯將獲得其中一半，巴里什和索恩將共享另一半。

基普·索恩教授（生於1940年6月1日 ）是美國理論物理學家，2009年以前一直擔任加州理工學院費曼理論物理學教授。值得一提的是，索恩教授在2009年辭去費曼教授職務後，開始追求寫作和電影事業。他的第一部電影就是和諾蘭合作的《星際穿越》，索恩教授擔任該片的科學顧問。

巴里·巴里什教授（生於1936年1月27日）是美國實驗物理學家，加州理工學院物理系林德教授。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。

諾貝爾物理學獎的獲獎成果雖然「高冷」，但是有關諾貝爾物理學獎等趣事卻層出不窮。

據諾貝爾獎官網統計，1901年至2016年間，諾貝爾獎各類獎項共計頒發了579次，其中物理學獎頒發次數最多，共110次。該獎項共頒發給了204人次，其中約翰·巴丁曾經兩次獲得這一殊榮。

據統計，諾貝爾物理學獎的獲獎者平均年齡為55歲，其中年齡最大的是雷蒙德·戴維斯，他在2002年以88歲的年齡得獎；年齡最小的是勞倫斯·布拉格。1915年，小布拉格與父親合作，靠「拼爹」以25歲的「稚嫩」年齡與父親共同獲得諾貝爾物理學獎的殊榮。

此外，諾貝爾物理學獎獲獎者中有四對父子、兩名女性及一對夫妻，即著名的居里先生與夫人。

值得一提的是，自諾貝爾獎1901年首次頒獎以來，物理學獎是華人拿獎最多的獎項，共有李政道、楊振寧、丁肇中等6位華人科學家獲此殊榮。

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