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来源:未知 2018-12-06 22:19   浏览次数:

  法制晚报讯(记者 黎史翔)好莱坞影片《星际穿越》中,身在黑洞之中的男主角通过引力波穿越时间和空间的维度,给女儿传递了摩斯电码。如今,人类首次探测到引力波,这一发现在揭开这一面纱的同时,又使其颇具神秘感。

  其实,引力波早在2015年9月14日就被刚改造升级的激光干涉引力波天文台(LIGO)两个探测器先后捕捉到,但是这一结果美国科学家在2016年2月11日才宣布。对此,麻省理工学院LIGO实验室负责人大卫·舒梅克(David Shoemaker)今晨接受《法制晚报》记者专访时称,“最初的几个小时里,直觉告诉我这是引力波,但是要完全确认这一事实,我们花费了数月的时间。”

  舒梅克表示,LIGO在数据分析完成前,并没有急于公布这一成功发现,而是完成了一份科学论文,并在得到认可后才对外宣布。“这意味着科学家们认可了我们的探测结果,而我们也终于舒了一口气。”

  成功捕获 “直觉告诉我这是引力波” 确认过程花费数月

  法晚:你们什么时候探测到引力波的?

  舒梅克:第一次探测到引力波是在2015年9月14日的世界标准时间(UTC)上午9点50分45秒。我当时在美国马萨诸塞州波士顿的家中,正在睡觉!醒来后,我和往常一样查看电脑,看到来自德国汉诺威的一个同事,发来即时信息通知我。我随后立即开始确认所有的额外信号,这些信号能够告诉我们它是不是真正的(引力波)信号。

  法晚:确认过程花了多长时间?

  舒梅克:最初的几个小时里,直觉告诉我这是引力波,但是要完全确认这一事实,我们花费了数月的时间。当然,从首次发现到随后几小时,再到之后的几天时间,我们的信心逐渐增加,因为事实表明这些信号只能够是引力波。

  法晚:当时心情如何?

  舒梅克:当我们得知我们迈入了探测到引力波这一伟大门槛时,整个研究“圆圈”现在真正完整时,我将这一消息传达给更多的人,这对我来说无比真实。我感到非常的高兴!

  法晚:为什么选择此时公布这一消息?

  舒梅克:我们的首要工作花费了数月时间,包括确认探测设备没有任何缺陷以及对信号本身的理解上没有任何疑问。随后,我们撰写了一篇论文概述了这一发现结果,并对内容进行提炼,确保我们认为该说的都已清楚表达而且没有任何赘述。

  我们最终将论文提交给了《物理学评论通讯》(该期刊为世界著名的物理学顶级学术期刊,主要发表重要的物理研究成果)并要求进行平常的同行评议。当我们获知这篇论文能够发表,这意味着科学家们认可了我们的探测结果,而我们也终于舒了一口气。

  尽管基于一个结果发表一篇著作,这个行为看起来非常大胆,但是这一研究发现是非常清晰和明了的。我们对此完全自信,而至今与我们合作研究之外的科学家对这一结果也同样自信。自然界对我们是如此美好,向我们发送了这样一个美妙、强烈而且清晰的信号。

  偶然想法 麻省理工教授课题 千名科学家参与破解

  法晚:当初为何想起来建造LIGO?

  舒梅克:这估计要花费一本书的内容(才能描述清楚)。简单来说就是我的导师、麻省理工学院莱纳·韦斯教授在一次课堂上给他的学生出了一个广义相对论的题目让他们去解决。这个题目是:你会如何使用激光来制造一个引力波探测器?

  而这一问题使他非常着迷,并于1972年在麻省理工学院发表了一篇内部论文。论文是关于在非常具体的条件下,制造一个运行良好且足够实用的设备(来探测引力波)面临的挑战。自那时起,全球越来越多的人参与进来,发现新问题并找到全新的解决方案解决老问题。

  法晚:这一项目很快就获得了认可?

  舒梅克:美国国家科学基金会是仅支持公共科学的机构,当时非常有胆量对我们的工作给予了强大支持。两次重大的基金支持一次是在上世纪90年代中期,我们建立两个天文台时,一次是在21世纪初又对LIGO的升级给予了支持。他们在等待技术发展最终实现成果上展现了难以置信的耐心,而他们现在也得到了回报。

  法晚:此前关于引力波的探寻长达百年,也有过很多失败,是什么理由让你们坚持探测工作的?

  舒梅克:我觉得目标本身就已经十分令人振奋了,因此并不存在引力波探测的动机问题。我的研究工作可追溯到上世纪70年代,并持续至今日。如今我们的技术,相比之前一些努力成果要更加有保证,我们现在有能力获得更多而不仅仅是找到“是与不是”的答案。

  法晚:我们知道1000多名科学家参与到LIGO的研究项目中,这其中就包括中国科学家,你们是如何合作的?

  舒梅克:LIGO是一个开放的组织,任何符合资格的科学团体都可以加入。人们被吸引到他们感兴趣的子领域,这可能会帮助研发出探测的新技术,或是意味着开发出分析的新编码。我们一年两次与欧洲的Virgo合作组织会面,该组织目前也在意大利筹备建设“先进Virgo”探测器。此外,当然还有很多电话会议、电子邮件往来、文件传送等。

  感觉世界非常小,而国别看起来并不那么重要,我非常喜欢这样。非常欢迎中国的科学家参与进来,他们主要在数据分析和计算机技术上有着贡献。清华大学的曹军威就是其中一员。他目前在我的麻省理工学院实验室中工作,而且带领着自己的团队。他同时还是LIGO科学合作组织的一员。

  法晚:您怎么看待这一发现对整个领域的意义?

  舒梅克:这是对爱因斯坦广义相对论预言,在最为极端的条件下的验证。现在发现的黑洞质量大约为30个太阳的质量,此前,我们对现如今银河系中心存在超大质量的黑洞有“缺失的联系”。因此,此次发现能够帮助我们建立宇宙中大型结构物质是如何形成的模型。

  此外,引力波的发现,确认了我们在观察宇宙时有了新的工具,我们不仅可以通过日常的望远镜获取更丰富的宇宙信息,而且未来能够看清我们之前从未看过的物质,像双黑洞。

  法晚:那这一发现对普通老百姓是否有影响?

  舒梅克:短期来讲,人们“梦想”的事物变得更加远大了,而不仅仅是日常生活的问题,人们能够感知宇宙奇迹以及知道其如何运作。此外,引力波的发现也带给我们更多的自信,相信宇宙“谜团”终将会被解决。我们将会使宇宙进化的“拼图”变得更加完整,并了解到我们是如何成为最终这个样子的。

  事实上,在建造LIGO时我们开发的技术能够对日常的一些事物非常有用,例如一些技术能够对建造半导体有用,此外一些技术能够使得时间记录更加准确,一些技术能够制造出更好的望远镜等。

  此外,这教育了很多年轻人,这些人有些生活在我们陌生的领域,进行其他领域的研究,这有助于他们为所有人创造更加美好的生活。

  法晚:发现引力波之后,LIGO未来有哪些规划?

  舒梅克:此次是LIGO探测器升级后,是在其大约三分之一灵敏度的情况下探测到引力波的。未来几个月,我们将会在其灵敏度上做一些改进,并希望在2016年秋季再次进行探测。届时,我们将与Virgo的同事和他们的探测器一起进行探测,之后将会有持续的关闭、进行调试(改善探测器性能)时期,并还会进行数年的探测期。

  我们目前正在想办法让探测器变得更加灵敏,并对此进行研发。我们将会尽快完成改进工作,提升设备的科学用途和做更多的天体物理学研究工作。这将会非常有趣!

  文/记者 黎史翔

  制图/周建文

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