知社:對探測如此微弱的引力波,剛開始的時候有沒有信心,,中間有沒有產生懷疑,,看到這個數(shù)據(jù)的時候,是什么樣的一種心情,?
陳雁北:對于我個人來說,,LIGO給了我一個很好的機會,讓我可以研究各種各樣的物理問題,。就算LIGO沒有探測到引力波,,其中也有很多有意思的問題可以研究。比如量子光學,,比如廣義相對論和黑洞物理,,比如數(shù)據(jù)分析的方法,還有非平衡態(tài)熱力學的一些知識,。在我科研生涯的前十幾年,,我覺得我嘗試了、學會了很多東西,。對于我來說,,雙黑洞探測的成功也許是一個轉折點,我以后可能要更集中精力研究和黑洞有關的問題,。
范錫龍:第一次注意到這個事件的時候是在北京師范大學,,那時候我和其他同事正籌劃召開一個引力波天文學研討會,,再加上之前有過盲注,就沒在意,。2015年9月16日左右,,我和來自英國格拉斯哥大學LVC成員早餐時間在師大餐廳討論這個信號,我的觀點是如果是真的就太幸運了,,我不相信,。有趣的是,因為保密原則,,我們不能提及任何引力波的事情,。旁邊的人如果認真偷聽,會聽到英文版的:“那個事(the event)是真的嗎,?”“可能嗎,?不會吧!”“那個事很太明顯,!”之類的談話,。我們談話期間,天文系朱宗宏老師走了過來,,他是非lvc成員的引力波專家,。那情形就是我們突然停住了談話,大家相互張望,,異常有趣,。
我對于信號的懷疑程度的變化直到開了一次lvc電話會議,盲注團隊說沒有任何已知信號注入行為,,然后儀器團隊說數(shù)據(jù)很干凈,。我當時有一絲絲相信我們可能真的做到了。2016年1月22日凌晨1點36分,,經(jīng)過了渾身顫抖的短暫等待,,我淚流滿面,因為lvc電話會議宣布:lvc集體投票決定第10版“探測文章”可以投稿,。我知道,,我們做到了。
直到現(xiàn)在,,一想到這個發(fā)現(xiàn),,我還是心跳加速。
知社:這樣的天文事件,,幾率有多大,? 調試運行,就測到如此強大信號,是不是很幸運,? 以后會經(jīng)常性的探測到么,?
陳雁北:天文觀測不能完全碰運氣。對于LIGO,,我們是根據(jù)天文學中一些知識,推斷出在一定靈敏度下,,單位時間能夠探測到事件的概率,。雖然這個概率本身也有很大的不確定性,但是LIGO在設計的時候,,也考慮到了這個問題,。所以,從一定程度上說,,Advanced LIGO能探測到這個事件也不是很意外的事情,。而initial LIGO什么都看不到,也是意料之中的,。既然我們已經(jīng)在這個靈敏度下探測到了一個事件,,這就意味著勢必會有更多的事件被探測到。
知社:LIGO探測到引力波,,對中國的天琴計劃,,有什么樣的影響?
陳雁北:中山大學的羅俊院士,,是中國引力物理界的領軍人物,。他對引力常數(shù)的測量,引力定律的檢驗的研究,,都處于世界的前沿,。羅院士的團隊最近提出的《天琴計劃》,是在空間中測量引力波,??臻g中,我們可以測量頻率更低的引力波,。一方面,,可以從側面驗證LIGO引力波源、引力波傳播的性質,,另外一方面,,也可能探測到大質量甚至超大質量的黑洞。我希望這次LIGO對引力波的探測,,對天琴計劃是一個推動,。
知社:引力波速度與光速一致,這里面有什么內在聯(lián)系么,還是純屬巧合,? 有沒有可能給大一統(tǒng)理論指引一個方向,?
陳雁北:這是一個很深刻的問題。在廣義相對論里面,,當引力波和光波的波長遠小于時空曲率半徑的時候,,它們的傳播都可以看成是沿著所謂的“類光測地線“傳播。所謂類光地線,,可以說是在時空幾何中,,想逃離一個點,最最快的一個路徑,。當波長可以和時空曲率半徑相比的時候,,引力波和光波的傳播時不同的。這次探測到的引力波,,波長遠遠小于宇宙空間中的時空曲率半徑,,所以傳播速度應該是和光一樣。引力波的存在,,以及引力波以光速傳播本身,,在理論物理中已經(jīng)是非常公認的一個現(xiàn)象。所以探測到引力波本身,,應該不能對大統(tǒng)一理論作出貢獻,。
知社:最后替科幻迷問一個問題,能不能借助引力波,,實現(xiàn)星際航行和時空穿越,?
陳雁北:前些年,在德國的時候,,我有一個來自日本的博士后,,叫做宗宮健太郎。宗宮教授是實驗物理學家,,現(xiàn)在是東京工業(yè)大學的副教授,,是日本引力波探測器KaGRA的重要參加者。宗宮教授和我一樣,,都是《機器貓》迷,。當年在德國的時候,我們經(jīng)常開車從波茨坦去漢諾威,,路上就會聊天,。記得他跟我說過,他當年參與引力波的原因就是因為他覺得發(fā)現(xiàn)了引力波,,發(fā)現(xiàn)黑洞,,就是造出機器貓里面的“時間機器”的第一步,。
也許宗宮教授當年比較幼稚,但是,,我們不要忘記Joe Weber的“幼稚”導致了50年后今天對雙黑洞的發(fā)現(xiàn),。如果通過引力波觀測,我們探測到任何跟現(xiàn)在的廣義相對論推斷所不符的線索,,那么就有可能導致基礎理論的突破,。