LIGO首席科學(xué)家： 為什么堅(jiān)持30年尋找引力波

近日，美國科研人員宣布，他們首次探測到引力波，證實(shí)了愛因斯坦100年前所做的預(yù)測。這個(gè)激動人心的發(fā)現(xiàn)究竟意味著什么？演講平臺“造就”專程前往麻省理工學(xué)院采訪了發(fā)現(xiàn)引力波的LIGO(激光干涉引力波觀測臺)實(shí)驗(yàn)室首席探測科學(xué)家、MIT高級研究員彼得·弗雷斯切爾(PeterFritschel)。以下為對話內(nèi)容選編。

 

問：這次發(fā)現(xiàn)意味著什么？

 

彼得：我認(rèn)為，這次發(fā)現(xiàn)有兩大意義。

 

第一個(gè)自然是人類首次直接探測到引力波，這不僅僅是LIGO，同時(shí)也是國際上其他探測器在過去幾十年間不懈努力的成果。這是人類第一次真正探測到引力波，第一次！

 

而另一個(gè)，也就是我們探測到的另一現(xiàn)象，也同樣意義重大，同樣激動人心。我們探測發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)大質(zhì)量的黑洞，都相當(dāng)于太陽質(zhì)量的30倍左右，且處于同一個(gè)二元系統(tǒng)中，相互環(huán)繞運(yùn)行并逐漸靠攏，最終合并成一個(gè)黑洞。

 

這次探測非常激動人心，因?yàn)槲覀兲綔y到的信號很有意思，也很強(qiáng)烈。所以我們堅(jiān)信，這一發(fā)現(xiàn)將開拓引力波天文學(xué)的新領(lǐng)域。這只是一個(gè)開始。

 

問：在探測到這個(gè)信號之前，你們自認(rèn)為有多大的把握？如果當(dāng)時(shí)并沒有收獲，你們預(yù)計(jì)要等多久才可能有所發(fā)現(xiàn)？

 

彼得：這個(gè)問題很好。有意思的是，我們其實(shí)都沒預(yù)料到一開機(jī)就會探測到這個(gè)雙黑洞系統(tǒng)，這出乎了我們的意料。多年來，談及引力波來源，我們一般認(rèn)為會是雙中子星系統(tǒng)。不像黑洞這么大，質(zhì)量要小得多。

 

我們的探測器升級從2010年開始，2015年大致完成，根據(jù)去年9月探測器收集數(shù)據(jù)時(shí)的初始靈敏度，我們并不打算也不想用那樣的水平運(yùn)行好幾年。我們想結(jié)束運(yùn)行后繼續(xù)調(diào)試改進(jìn)探測器。不過，我們想，用這種靈敏度運(yùn)行幾個(gè)月也不錯(cuò)，三四個(gè)月吧。對于探測到雙中子星的可能性，我們其實(shí)也并不是很樂觀。要知道，可能性不到50%。我不記得當(dāng)時(shí)有沒有考慮具體有多大的可能性，但是，這種可能性確實(shí)相當(dāng)小。

 

問：科幻小說《三體》中設(shè)想用引力波作為宇宙溝通工具，你覺得可行嗎？

 

彼得：引力波的一個(gè)有趣的特點(diǎn)就是它們與物質(zhì)的相互作用非常弱。它們可以直接穿過物體，這就是我們覺得搞引力波天文學(xué)很有利的一面。因?yàn)橐话銇碚f，天文探測的手段都依賴電磁波，而電磁波會和物質(zhì)互相作用，當(dāng)你探測到它們的時(shí)候，它們的特征已經(jīng)發(fā)生了變化，你必須弄明白是什么扭曲了它。

 

但是，引力波不是這樣。他們基本上直接從源頭傳播過來。它們在傳播中并不發(fā)生改變。所以，你就會想，它非常適用于通訊，因?yàn)椴还苤虚g會通過什么，都不影響交流。

 

不過問題在于引力波很難制造。這非常難。制造出能夠被檢測到的引力波也非常難。對于我們來講，我們使用了像LIGO這樣的大型探測器才檢測到黑洞這樣大的引力波事件，所以我認(rèn)為這不太可能，也許我的想象力不夠，但是我認(rèn)為不太可能。

 

問：是什么驅(qū)動你持續(xù)幾十年研究一個(gè)百年無法證明的設(shè)想？

 

彼得：我在大學(xué)學(xué)的是物理。我也有實(shí)用主義的一面，我曾想去學(xué)機(jī)械，但是我迷上了物理。然后，我決定堅(jiān)持下去。我已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域工作了很長時(shí)間，差不多30年了。所以我們花了很長時(shí)間才取得了我們想要達(dá)到的成果。我認(rèn)為，激勵著我們這些人堅(jiān)持下去的，正是今天我們所達(dá)到的目標(biāo)，那就是探測到引力波，打開一個(gè)新的領(lǐng)域。

 

我們一直在做一件我們感興趣的事情，這可是純物理科學(xué)研究。即使你沒有達(dá)到目標(biāo)，沒有探測到引力波的時(shí)候，你也在開發(fā)這些新設(shè)備、新技術(shù)。一直有我感興趣的事情要做，我認(rèn)為正是這些在不斷激勵我。

 

問：在您看來什么是創(chuàng)造？

 

彼得：我認(rèn)為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造的途徑有很多，如果你有創(chuàng)造精神，有許多可以實(shí)現(xiàn)的方法。于我而言，創(chuàng)造指的就是基礎(chǔ)科學(xué)研究，對于其他人，可能是藝術(shù)或音樂。

 

如果你被那種創(chuàng)造精神所激勵，你需要找到一個(gè)機(jī)會，然后不斷去追求它?！稣?本報(bào)記者 徐蓓