原標(biāo)題：人類終可聆聽來自浩瀚宇宙的呢喃

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

兩個黑洞合并信號首被探測

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)天在華盛頓召開的記者會上，美國“激光干涉引力波天文臺”（LIGO）科學(xué)家現(xiàn)場播放了來自宇宙的“聲音”,。這個聲音源自于13億年前一個雙黑洞系統(tǒng)的合并,。

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

據(jù)了解，LIGO探測器是美國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引力波探測器,，不久前完成了改造升級,，其探測靈敏度相比2010年提高了約10倍。

□釋疑

1何為引力波,？

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

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

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

2為何難捕獲？

引力波是非常弱的一種信號,，弱到連愛因斯坦本人都曾懷疑能否建造足夠靈敏的探測器,，探測引力波很長一段時間內(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器開始在全球范圍內(nèi)興建,。

該探測器LIGO擁有巨大的Ｌ形測量臂,，每邊各有4000米長，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并被來回反射,。一般情況下，激光由于干涉而互相抵消,，探測器接收不到光信號,，但一旦引力波經(jīng)過，便會改變激光通過的距離,，從而被觀測到。

3它有多重要,？

包括中國科學(xué)家在內(nèi)的多國科學(xué)家認(rèn)為,，新發(fā)現(xiàn)不僅填補了廣義相對論實驗驗證中最后一塊缺失的拼圖，讓現(xiàn)代物理學(xué)的根基更加堅實,，也意味著科學(xué)家抓住了揭開宇宙奧秘的“鑰匙”,，有助于了解宇宙的起源和運行機制。

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

4對人啥影響,？

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,，但實際對物質(zhì)產(chǎn)生的作用卻十分微弱,，這也是探測它很困難的原因。如果把引力波在地面附近的能量流單位時間和面積算一算,，就會發(fā)現(xiàn)它不能挪動電荷,，所以作用很微弱。

“如果把時空類比為彈簧,，那么一定是一個很硬很硬的彈簧,，用很大的能量才能壓動一點點?！标愌惚闭f,，如果某人站在引力波波源附近,，而引力波向此人正面襲來，從理論上說人會變得矮胖,，再抻長,，再變矮胖……如此反復(fù)，但實際上在地面是很難探測到引力波的,。

5可時空旅行,？

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

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“借助引力波時空旅行”等之類的科學(xué)幻想以及設(shè)想還為時太早,，利用引力波的宇宙通信也只是一種微弱的可能,。

6中國怎研究？

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

參與此次引力波研究的美國“激光干涉引力波天文臺”（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，他對“天琴計劃”充滿期待,。

陳雁北說,，他希望“天琴計劃”實現(xiàn)愿景。首先是測量引力波可借助不同的“窗口”,。其次,，“天琴計劃”可與LIGO天文臺進行聯(lián)合觀測。

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

——英國著名理論物理學(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,、黑洞及基本物理問題的性質(zhì)的重要信息。

——美國亞利桑那州立大學(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項目的美國賓夕法尼亞州立大學(xué)科學(xué)家查德·漢娜

□焦點

清華團隊開發(fā)軟件被機構(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自美國和其他14個國家的1000多名科學(xué)家,。LSC中的90多所大學(xué)和科研機構(gòu)參與研發(fā)了探測器所使用的技術(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LIGO科學(xué)合作組織的正式成員,，也是該組織在中國內(nèi)地的唯一成員,。清華團隊開發(fā)的數(shù)據(jù)分析軟件工具被整個合作組織的科研人員廣泛使用,。

該團隊的科學(xué)家坦言,，雖然國際上引力波科學(xué)研究和觀測工作開展得如火如荼，但我國在這方面的基礎(chǔ)還相對薄弱,，目前尚沒有自主建設(shè)的引力波天文臺,。在他們看來，我國亟須自主建設(shè)引力波天文臺,，有開放合作的心態(tài),，要充分借鑒國際上已有的研究和實驗成果。

>>解讀

“人類終可聆聽宇宙的呢喃”

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

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

胡一鳴表示，探測到引力波的意義不僅是驗證了廣義相對論,，更對天文探測起著無比重要的作用,。他舉例說，正如堵住一只耳朵,，人就無法分辨聲音的來源,，只靠一個引力波探測器,，也無法確定致密雙星并合的信號。因此,，以地球為腦袋,，引力波探測器為耳朵，科學(xué)家們架設(shè)起了一座傾聽宇宙的“招風(fēng)巨耳”,。