原標(biāo)題：人類終可聆聽(tīng)來(lái)自浩瀚宇宙的呢喃

美國(guó)科學(xué)家11日宣布,，人類首次直接探測(cè)到了引力波,。這是人類第一次能夠“聽(tīng)”到宇宙的“聲音”。而引力波是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”,，至今已有百年歷史,。

兩個(gè)黑洞合并信號(hào)首被探測(cè)

在一片嘈雜的背景噪音中，一聲“噗”的清脆聲響，如水滴落水,，持續(xù)時(shí)間短暫得不到1秒,，這正是由引力波轉(zhuǎn)化成的宇宙之聲。當(dāng)天在華盛頓召開(kāi)的記者會(huì)上,，美國(guó)“激光干涉引力波天文臺(tái)”（LIGO）科學(xué)家現(xiàn)場(chǎng)播放了來(lái)自宇宙的“聲音”,。這個(gè)聲音源自于13億年前一個(gè)雙黑洞系統(tǒng)的合并。

美國(guó)加州理工學(xué)院,、麻省理工學(xué)院以及“激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）”的研究人員當(dāng)天在記者會(huì)宣布,，他們利用LIGO探測(cè)器于2015年9月14日探測(cè)到來(lái)自于兩個(gè)黑洞合并的引力波信號(hào)。

據(jù)了解,，LIGO探測(cè)器是美國(guó)分別在路易斯安那州利文斯頓市與華盛頓州小城漢福德市建造的兩個(gè)引力波探測(cè)器,，不久前完成了改造升級(jí)，其探測(cè)靈敏度相比2010年提高了約10倍,。

□釋疑

1何為引力波,？

據(jù)介紹，引力波是一種時(shí)空漣漪,，如同石頭被丟進(jìn)水里產(chǎn)生的波紋一樣,。黑洞、中子星等天體在碰撞過(guò)程中有可能產(chǎn)生引力波,。

100年前,，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在。廣義相對(duì)論的其他預(yù)言如光線的彎曲,、水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)以及引力紅移效應(yīng)都已獲證實(shí),，唯有引力波一直徘徊在科學(xué)家的“視線”之外。

100年來(lái),，也不斷有實(shí)驗(yàn)聲稱直接探測(cè)到了引力波,，并造成過(guò)全球轟動(dòng)效果，其中比較有名的案例包括20世紀(jì)60年代的韋伯實(shí)驗(yàn),，以及2014年的BICEP實(shí)驗(yàn),，但后來(lái)都被證明是烏龍。

2為何難捕獲,？

引力波是非常弱的一種信號(hào),，弱到連愛(ài)因斯坦本人都曾懷疑能否建造足夠靈敏的探測(cè)器，探測(cè)引力波很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被視為“不可能完成的任務(wù)”,。

20世紀(jì)90年代起,，大型激光干涉儀引力波探測(cè)器開(kāi)始在全球范圍內(nèi)興建。

該探測(cè)器LIGO擁有巨大的Ｌ形測(cè)量臂,，每邊各有4000米長(zhǎng),，兩端設(shè)有反射鏡面,。發(fā)出的一束激光沿著Ｌ形互相垂直的兩邊前進(jìn)并被來(lái)回反射。一般情況下,，激光由于干涉而互相抵消，探測(cè)器接收不到光信號(hào),，但一旦引力波經(jīng)過(guò),，便會(huì)改變激光通過(guò)的距離，從而被觀測(cè)到,。

3它有多重要,？

包括中國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的多國(guó)科學(xué)家認(rèn)為，新發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的拼圖,，讓現(xiàn)代物理學(xué)的根基更加堅(jiān)實(shí),，也意味著科學(xué)家抓住了揭開(kāi)宇宙奧秘的“鑰匙”，有助于了解宇宙的起源和運(yùn)行機(jī)制,。

南非夸祖魯-納塔爾大學(xué)的引力波研究專家馬寅哲說(shuō),，天文學(xué)的發(fā)現(xiàn)幾百年以來(lái)主要靠電磁光譜的測(cè)量，射電,、光學(xué),、紅外等從“看”的角度觀測(cè)宇宙，引力波的發(fā)現(xiàn)則從“聽(tīng)”這一完全不同的角度進(jìn)行天文觀測(cè),，引力波天文學(xué)這一學(xué)科的大門徹底被打開(kāi),。引力波將成為探測(cè)黑洞質(zhì)量、測(cè)量宇宙距離等問(wèn)題的新窗口,。

4對(duì)人啥影響,？

LIGO科學(xué)合作組織的研究成員、加州理工學(xué)院物理學(xué)教授陳雁北認(rèn)為,，引力波攜帶的能量很大,，但實(shí)際對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生的作用卻十分微弱，這也是探測(cè)它很困難的原因,。如果把引力波在地面附近的能量流單位時(shí)間和面積算一算,，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它不能挪動(dòng)電荷，所以作用很微弱,。

“如果把時(shí)空類比為彈簧,，那么一定是一個(gè)很硬很硬的彈簧，用很大的能量才能壓動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn),?！标愌惚闭f(shuō)，如果某人站在引力波波源附近,，而引力波向此人正面襲來(lái),，從理論上說(shuō)人會(huì)變得矮胖,，再抻長(zhǎng)，再變矮胖……如此反復(fù),，但實(shí)際上在地面是很難探測(cè)到引力波的,。

5可時(shí)空旅行？

能否借助引力波實(shí)現(xiàn)星際航行,、時(shí)空穿越或者星際通信呢,？陳雁北教授認(rèn)為，從理論上講,，有可能向一個(gè)正在合并的雙黑洞發(fā)射一個(gè)疊加的引力波,，可望產(chǎn)生一種引力波放大效果，但實(shí)際上不太可能實(shí)現(xiàn),。此外,，由于引力波本身造成的時(shí)空彎曲是很小的，所以借助引力波“穿越時(shí)空,、回到過(guò)往”并不現(xiàn)實(shí),。

加州理工學(xué)院物理系教授魏因施泰也認(rèn)為，引力波離應(yīng)用階段還很遠(yuǎn),，現(xiàn)在談“借助引力波時(shí)空旅行”等之類的科學(xué)幻想以及設(shè)想還為時(shí)太早,，利用引力波的宇宙通信也只是一種微弱的可能。

6中國(guó)怎研究,？

據(jù)了解,，中國(guó)擁有“天琴計(jì)劃”，該計(jì)劃由中山大學(xué)發(fā)起,，其開(kāi)展我國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃任務(wù)的預(yù)先研究,，制定我國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃的實(shí)施方案和路線圖，提出“天琴”空間引力波探測(cè)計(jì)劃,，并開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研究,。

參與此次引力波研究的美國(guó)“激光干涉引力波天文臺(tái)”（LIGO）的數(shù)據(jù)分析專家、加州理工學(xué)院物理系教授艾倫·魏因施泰說(shuō),，他對(duì)“天琴計(jì)劃”充滿期待,。

陳雁北說(shuō)，他希望“天琴計(jì)劃”實(shí)現(xiàn)愿景,。首先是測(cè)量引力波可借助不同的“窗口”,。其次，“天琴計(jì)劃”可與LIGO天文臺(tái)進(jìn)行聯(lián)合觀測(cè),。

引力波提供了一種人們看待宇宙的全新方式,。人類探測(cè)到引力波的這種能力，很有可能引發(fā)天文學(xué)革命,。

——英國(guó)著名理論物理學(xué)家斯蒂芬·霍金

引力波天文學(xué)將成為21世紀(jì)的天文學(xué),。不僅如此,，它可能還揭示了有關(guān)引力、黑洞及基本物理問(wèn)題的性質(zhì)的重要信息,。

——美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)物理學(xué)家勞倫斯·克勞斯

我們可以預(yù)期的是,，100年后我們的后輩所知道的將與我們所知道的有天壤之別。

——參與LIGO項(xiàng)目的美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)科學(xué)家查德·漢娜

□焦點(diǎn)

清華團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)軟件被機(jī)構(gòu)廣泛使用

LIGO的研究工作由LIGO科學(xué)合作組織（LSC）完成,，這一合作組織包含來(lái)自美國(guó)和其他14個(gè)國(guó)家的1000多名科學(xué)家,。LSC中的90多所大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)參與研發(fā)了探測(cè)器所使用的技術(shù)，并分析其產(chǎn)生的數(shù)據(jù),，清華大學(xué)也在其中,。

昨天,，記者從清華大學(xué)獲悉,，該校2009年成為L(zhǎng)IGO科學(xué)合作組織的正式成員，也是該組織在中國(guó)內(nèi)地的唯一成員,。清華團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)分析軟件工具被整個(gè)合作組織的科研人員廣泛使用,。

該團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家坦言，雖然國(guó)際上引力波科學(xué)研究和觀測(cè)工作開(kāi)展得如火如荼,，但我國(guó)在這方面的基礎(chǔ)還相對(duì)薄弱,，目前尚沒(méi)有自主建設(shè)的引力波天文臺(tái)。在他們看來(lái),，我國(guó)亟須自主建設(shè)引力波天文臺(tái),，有開(kāi)放合作的心態(tài)，要充分借鑒國(guó)際上已有的研究和實(shí)驗(yàn)成果,。

>>解讀

“人類終可聆聽(tīng)宇宙的呢喃”

昨天,，德國(guó)馬普引力物理所、清華大學(xué)博士后,、激光干涉引力波天文臺(tái)科學(xué)合作組織成員胡一鳴第一時(shí)間通過(guò)“知識(shí)分子”微信公眾號(hào)進(jìn)行了解讀,。

胡一鳴認(rèn)為，引力波探測(cè)器則是人類的耳朵,，人類以前就像是聾子,，現(xiàn)在終于可以聆聽(tīng)宇宙的呢喃。

胡一鳴表示,，探測(cè)到引力波的意義不僅是驗(yàn)證了廣義相對(duì)論,，更對(duì)天文探測(cè)起著無(wú)比重要的作用。他舉例說(shuō),，正如堵住一只耳朵,，人就無(wú)法分辨聲音的來(lái)源，只靠一個(gè)引力波探測(cè)器,，也無(wú)法確定致密雙星并合的信號(hào),。因此,，以地球?yàn)槟X袋，引力波探測(cè)器為耳朵,，科學(xué)家們架設(shè)起了一座傾聽(tīng)宇宙的“招風(fēng)巨耳”,。