知社:對(duì)探測如此微弱的引力波,剛開始的時(shí)候有沒有信心,,中間有沒有產(chǎn)生懷疑,,看到這個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候,是什么樣的一種心情,?
陳雁北:對(duì)于我個(gè)人來說,,LIGO給了我一個(gè)很好的機(jī)會(huì),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(xué),,比如廣義相對(duì)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(xué)的一些知識(shí),。在我科研生涯的前十幾年,我覺得我嘗試了,、學(xué)會(huì)了很多東西,。對(duì)于我來說,雙黑洞探測的成功也許是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),,我以后可能要更集中精力研究和黑洞有關(guān)的問題,。
范錫龍:第一次注意到這個(gè)事件的時(shí)候是在北京師范大學(xué),那時(shí)候我和其他同事正籌劃召開一個(gè)引力波天文學(xué)研討會(huì),,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(xué)LVC成員早餐時(shí)間在師大餐廳討論這個(gè)信號(hào),,我的觀點(diǎn)是如果是真的就太幸運(yùn)了,我不相信,。有趣的是,,因?yàn)楸C茉瓌t,我們不能提及任何引力波的事情,。旁邊的人如果認(rèn)真偷聽,會(huì)聽到英文版的:“那個(gè)事(the event)是真的嗎,?”“可能嗎,?不會(huì)吧!”“那個(gè)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(duì)于信號(hào)的懷疑程度的變化直到開了一次lvc電話會(huì)議,盲注團(tuán)隊(duì)說沒有任何已知信號(hào)注入行為,,然后儀器團(tuán)隊(duì)說數(shù)據(jù)很干凈,。我當(dāng)時(shí)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(diǎn)36分,,經(jīng)過了渾身顫抖的短暫等待,我淚流滿面,,因?yàn)閘vc電話會(huì)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(gè)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(diào)試運(yùn)行,,就測到如此強(qiáng)大信號(hào),,是不是很幸運(yùn),? 以后會(huì)經(jīng)常性的探測到么,?
陳雁北:天文觀測不能完全碰運(yùn)氣,。對(duì)于LIGO,我們是根據(jù)天文學(xué)中一些知識(shí),,推斷出在一定靈敏度下,,單位時(shí)間能夠探測到事件的概率,。雖然這個(gè)概率本身也有很大的不確定性,,但是LIGO在設(shè)計(jì)的時(shí)候,也考慮到了這個(gè)問題,。所以,從一定程度上說,,Advanced LIGO能探測到這個(gè)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(gè)靈敏度下探測到了一個(gè)事件,,這就意味著勢必會(huì)有更多的事件被探測到。
知社:LIGO探測到引力波,,對(duì)中國的天琴計(jì)劃,,有什么樣的影響?
陳雁北:中山大學(xué)的羅俊院士,,是中國引力物理界的領(lǐng)軍人物,。他對(duì)引力常數(shù)的測量,引力定律的檢驗(yàn)的研究,,都處于世界的前沿,。羅院士的團(tuán)隊(duì)最近提出的《天琴計(jì)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(cè)面驗(yàn)證LIGO引力波源、引力波傳播的性質(zhì),,另外一方面,,也可能探測到大質(zhì)量甚至超大質(zhì)量的黑洞。我希望這次LIGO對(duì)引力波的探測,,對(duì)天琴計(jì)劃是一個(gè)推動(dòng),。
知社:引力波速度與光速一致,這里面有什么內(nèi)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(gè)方向,?
陳雁北:這是一個(gè)很深刻的問題。在廣義相對(duì)論里面,,當(dāng)引力波和光波的波長遠(yuǎn)小于時(shí)空曲率半徑的時(shí)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(shí)空幾何中,,想逃離一個(gè)點(diǎn),最最快的一個(gè)路徑,。當(dāng)波長可以和時(shí)空曲率半徑相比的時(shí)候,,引力波和光波的傳播時(shí)不同的。這次探測到的引力波,,波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于宇宙空間中的時(shí)空曲率半徑,,所以傳播速度應(yīng)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(rèn)的一個(gè)現(xiàn)象。所以探測到引力波本身,,應(yīng)該不能對(duì)大統(tǒng)一理論作出貢獻(xiàn),。
知社:最后替科幻迷問一個(gè)問題,能不能借助引力波,,實(shí)現(xiàn)星際航行和時(shí)空穿越,?
陳雁北:前些年,在德國的時(shí)候,,我有一個(gè)來自日本的博士后,叫做宗宮健太郎,。宗宮教授是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,,現(xiàn)在是東京工業(yè)大學(xué)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(jī)器貓》迷。當(dāng)年在德國的時(shí)候,,我們經(jīng)常開車從波茨坦去漢諾威,,路上就會(huì)聊天。記得他跟我說過,,他當(dāng)年參與引力波的原因就是因?yàn)樗X得發(fā)現(xiàn)了引力波,,發(fā)現(xiàn)黑洞,就是造出機(jī)器貓里面的“時(shí)間機(jī)器”的第一步。
也許宗宮教授當(dāng)年比較幼稚,,但是,,我們不要忘記Joe Weber的“幼稚”導(dǎo)致了50年后今天對(duì)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(duì)論推斷所不符的線索,,那么就有可能導(dǎo)致基礎(chǔ)理論的突破。