2016年2月11日，距离1916年爱因斯坦预言引力波存在刚好一百年。

     这一天，LIGO（美国激光干涉引力波天文台）科学合作组宣布，探测到来自一个双黑洞合并事件的引力波。“引力波被探测到”这一话题，瞬间激起全世界世界网友和科学界刷屏。

     而据本报记者了解到，LIGO的这一惊天发现的背后，同样有着来自中国的科研团队的参与。此外，中国的一些科研机构也正在开展着自己的引力波探测的科研项目。

 

发现意义：证实爱因斯坦预言 开启探索宇宙新窗口

 

     对于大多数人来说，引力波还是一个非常陌生的概念。

    其实它是加速中的质量在时空中所产生的波动。通俗来讲，它就像时空的“涟漪”。爱因斯坦在1916年提出广义相对论说过，任何有质量的物体加速运动都会对周围的时空产生影响，这些由于质量造成的时空扭曲，造成引力，而其 作用形式，就是引力波。   

    为什么探测引力波那么重要？

    清华大学LIGO工作组负责人曹军威及其团队在此次探测中以高精度的数据分析能力帮助“净化”了引力波探测中的干扰信号。

     他在接受羊城晚报采访时指出，引力波被直接探测具有双重意义：从物理学的角度，就是证实了爱因斯坦广义相对论的一个重要预言；从天文学的角度，是开启了一扇前所未有的探索宇宙的新窗口，开创了引力波天文学的新时代。

     不过，把引力波的发现用于科幻迷们期待已久的时空穿越和星际通信，还需漫长的等待。

 

    曹军威称，当前科学家甚至把引力波的发现类比电磁波的发现，或许对整个人类社会都是一次科技革命，引力波通讯也不是没有可能。

    中山大学天文与空间科学研究院院长李淼也在接受采访时对引力波探测难度做出解读——由于产生引力波的条件极其苛刻，人工手段很难产生能够被探测到的引力波，自然界中，相互绕转的紧凑双星系统、大质量天体的碰撞合并、 超新星爆发等极端事件都能产生较强的引力波。但这类波源通常或者离地球很远、或者出现的几率很低，使得引力波的直接探测成为一个极具挑战的世纪难题。 

 

为何会掀起科学界的“轩然大波”？

 

     为什么难检测的微弱引力波会掀起科学界的“轩然大波”？甚至被科学家称之为惊喜？

    据记者了解，从爱因斯坦预言引力波的存在，到现在LIGO直接探测到引力波信号，已经整整过去了100年，但爱因斯坦本人就曾经认为引力波太弱而无法被探测——现今只有宇宙极早期剧烈的时空涨落，或者大质量的天体发生碰撞、 并合或者爆发时才可能产生足够强的引力波信号而被仪器检测到。   

     谈及引力波的信息处理难度，曹军威透露，为了捕捉“虚无缥缈”的引力波，最大挑战也在于LIGO数据的采样频率很高，达到每秒1万6千次以上，采样信道达上万个，数据量大，需要先进的计算机处理技术做支撑，提高数据处理效 率，其团队将人工智能领域的核心“机器学习”方法用于加强引力波数据噪声分析。 

曹军威认为，引力波的探测和数据分析还需要多学科背景的研究者联合工作，这也带动了光学、工程、计算机等多学科的前沿发展。曹军威说：“科学探索的需求一直是计算机技术发展的驱动力之一。LIGO项目对数据处理要求极高，对 计算技术挑战很大，清华参与LIGO项目也是希望掌握第一手的应用需求，有的放矢地开展计算机应用研究。” 

     因此，对于这次LIGO探测到的引力波的发现，探测机构LIGO负责人之一加布里埃拉·冈萨雷斯（Gabriela González）说道：“我们现在不仅知道我们设备能够检测到引力波，还知道是一个双黑洞系统产生了引力波。也就是说，这 次的发现意味着两个重大事件：一是此次的发现证实了设备的能力，另外还证实了双黑洞系统合并事件的存在。对于物理学，对于天文学，这都是一个伟大的发现。” 

 

中国引力波探测曾中断

 

    2015年7月，中山大学正式启动的“天琴计划”，其研究方向即为引力波，并且向全世界招募研究人员。不过，李淼表示，目前该项目还未获得政府获得立项，尚不能确定研究方向。

   李淼向记者透露，“天琴计划”的出发点是切实根据我国的技术能力实际和未来几十年的发展前景，提出我国自主开展空间引力波探测的可行方案。整个“天琴计划”将以若干技术先导实验项目为依托，采取分步实施的发展方案。

    根据记者了解，其实在上世纪70年代，1971年杨振宁首次访华时，就曾经告诉中科院高能所的专家，利用韦伯棒探测引力波，是一个“投钱少，有重大科学意义”的领域，不妨一试。当时不杀国内的中国科学家马上行动了起来，曾经在中国引起过 热潮。   

    1979年7月在意大利召开的第二届格拉斯曼广义相对论国际会议上，来自中山大学的陈嘉言教授在会上作了《北京—广州引力波探测》的报告，由于在引力波研究方面的贡献，被聘为会议顾问委员会委员，这是中国的引力波研究第一 次被国际社会认可。   

      但据广州大学天体物理中心的王洪光教授透露，当时业界提出的这个想法后，考虑到钱和技术的问题，中山大学都是自己做的仪器，但是最困难的是引力波信号通常很弱，没有得到重量级的成果。而陈嘉言去世后，后来的人跟上 ，但是影响力也没那么大，虽然期间中科院高能所的引力波研究得到了延续，但专家相继退休，研究引力波的人出国或转行，在1988年就停止了这方面研究。   

     加布里埃拉·冈萨雷斯（Gabriela González）表示，他们已对“天琴计划”有所了解，但“天琴计划”和此次LIGO发现的引力波，“并不是一场竞赛。”因为太空中的设备与底面的设备可以形成很好的互补，从而捕捉到引力波的 不同波长。 

 

“天琴计划”离引力波有多远？

 

    引力波论文作者之一、激光干涉引力波天文台(LIGO)科学合作组织核心成员、加州理工学院的陈雁北教授陈雁北，在接受访谈中也表示：网上有人说发现引力波了，天琴计划是不是就不要搞了，这是非常错误的说法。因为地面和天 空探测引力波是不一样的，不同的波段观测到的不同的现象，观测到的是不同的东西，本身没有矛盾。  

    “考虑到地面已经观测到引力波，这是对空间探测一个鼓励。天琴计划可以探测更大的黑洞，很可能是星系中心这样更大质量黑洞的并合过程，研究宇宙的了解，早期星系形成演化过程，这是地面上探测不到的，天琴计划可以带来 更新的信息。”陈雁北说道。   

    根据中山大学物理与天文学院发布的《中山大学“天琴计划”简介》中也了解到，天琴计划的出发点是提出我国自主开展空间引力波探测的可行方案。   

    在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗全同的卫星构成一个等边三角形阵列，每颗卫星内部都包含一个或两个极其小心悬浮起来的检验质量，并将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测 。   

    这样的选择能够避免测到引力波信号却无法确定引力波源的问题，而且有望帮助节约大量卫星发射方面成本，根据高精度的激光干涉测距技术将被用来记录由引力波引起的、不同卫星上检验质量之间的细微距离变化，从而获得有关 引力波的信息。   

     但在总体规划上，天琴计划预期执行期为2016-2035年，分为四阶段实施：2016-2020年：完成月球/深空卫星激光测距、空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验所需关键技术研发。2021-2025年：完成空间等效原理检验实验和 下一代重力卫星实验工程样机，并成功发射下一代重力卫星和空间等效原理实验卫星。最后到2031-2035年，才能进行卫星系统整机联调测试、系统组装，发射空间引力波探测卫星。 

 

“天琴计划”将获3亿启动经费   

李淼教授介绍说，最近几年，“天琴计划”的发展将以在中山大学珠海校区建设天琴计划综合研究设施为重要内容。

“我们将发展空间引力实验关键技术为导向，在引力理论与实验分析、卫星平台与控制、光学测量与遥感、地月系统物理实验四个方面展开系统研究，培育大科研团队。预期通过5年时间的发展，凝聚100人以上的科研队伍，同时积极向

国家申请建立‘天琴计划国家重大科学工程基础设施项目’。”

 李淼透露，预期建成以后可以使中山大学和珠海成为我国空间引力实验和其他空间精密测量物理的最重要研究中心。当前天琴计划综合设施的第一期工程包括3万平方米的天琴综合研究大楼、1万平方米的山洞超静实验室、位于南山山顶 的5千平方米教学、科研、科普多功能观测站。目前珠海市政府已经答应投入约3亿元经费启动天琴计划基础建设，主要负责山洞实验室的挖掘、多功能观测站的站址土地平整和上山道路的修建。综合研究大楼、山洞超静实验室的洁净实  

验室工程、多功能观测站的基建工程以及各种仪器设备还需要另外寻求资金渠道支持。

另外，李淼教授在接受采访中告诉记者，当前“天琴计划”成员还在招聘中，而且珠海的超静实验室还在招标之中。开展引力波实验检测对航天技术、激光技术等方面都会有很大的作用。