三位2017年诺贝尔物理学奖获得者

瑞典皇家科学院3日宣布，将2017年诺贝尔物理学奖授予美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他们为“激光干涉引力波天文台”（LIGO）项目和发现引力波所作的贡献。

引力波，这个看似遥远的物理学概念，意义为何如此重大？

寻找来自宇宙的“蹦床踪迹”

事情要从一百年前的爱因斯坦广义相对论说起。在这一理论内涵中，引力被归因于时空的弯曲。

我们平时看到的空间貌似是平直的，但真实的情况中，却是像哈哈镜里一样扭曲的。如果把宇宙想象成一个蹦床，在没有任何干扰的情况下，它是平坦的。但有质量的物体出现时，比如一个篮球，或者喜欢蹦蹦跳跳的儿童出现，甚至大到星球这样的庞然大物，它就会变得弯曲。

试想一下，如果这个物体质量发生变化——篮球被拿开，小孩子蹦走了，或者星球爆炸了——蹦床就会开始震动，这种震动就产生了引力波。

时间回溯到95年前，瑞典科学院1922年12月10日致爱因斯坦的信中说 ：“瑞典皇家科学院决定授予您去年的诺贝尔物理学奖，这是考虑到您对理论物理，特别是光电效应定律的工作，但是没有考虑您的相对论与引力理论在未来得到证实之后的价值。”

之后的一个世纪时间内，很多科学家一直在尝试检测引力波。

1974 年，普林斯顿大学的拉塞尔·赫尔斯(Russell Hulse)和约瑟夫·泰勒(Joseph Hooton Taylor)发现脉冲双星，PSR 1913 16，其轨道的演化遵守引力波理论的预测，因此是间接检测到引力波的存在。两人也因此获得 1993 年的诺贝尔物理学奖。

此后，很多科学家前仆后继，希望能直接检测到引力波。

直到2015年9月14日，人类历史上第一次探测到引力波。建立在美洲东西海岸的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）探测装置，首次成功直接探测到了引力波的存在。“它的科学意义毋庸置疑，非常重大，堪比当年麦克斯韦预言了电磁波。”上海大学理论物理研究所所长杨国宏教授说，直接探测到引力波，证实了广义相对论的正确性，也为进一步研究夯实了实验基础，更可以说，为人类了解宇宙的秘密，推开了一扇全新的窗口。

在此后不久的时间里，引力波天文台（LIGO）探测装置又三次探测到了引力波的信号。

从未如此“众望所归”

以前关于黑洞的信息都是间接的，黑洞是否存在并没有被直接证实。现在LIGO通过直接探测引力波证明了黑洞的存在及其一些性质，比如面积不减，以及更细节的性质。

由此，引力波的观测将会更加常态化，引力波天文学将会发展起来，其他引力波源，比如中子星并合、超新星爆发等等也应该会被观测到。令人欣喜的是，LIGO的成功同时也是精密测量的伟大胜利，也将进一步推动量子测量方面的研究。同时，它还给大科学的运作提供了经验。

在诺奖历史上，某一年的奖项似乎从未如此众望所归。

在发现引力波的“功劳簿”时，业内公认，以上三人缺一不可。

雷纳·韦斯教授发明的激光干涉引力波探测器是LIGO装置的基础。他首次分析了探测器的主要噪声来源，并领导了LIGO仪器科学的研究，最终使LIGO达到了足够的灵敏度，在人类历史上第一次探测到了引力波。

基普·索恩教授奠定了引力波探测的理论基础，他开创了引力波波形计算以及数据分析的研究方向，并对LIGO仪器科学做出了重要贡献，特别是提出了量子计量学理论的一系列基本概念。

巴里·巴里什教授领导了LIGO建设及初期运行，建立了LIGO国际科学合作，他把LIGO从几个研究小组从事的小科学成功地转化成了涉及众多成员并且依赖大规模设备的大科学，最终使引力波探测成为可能。

不过，LIGO作为引力波目前最为灵敏的观测项目，是由全世界20多个国家超过1000名科研工作者共同完成的，也就是说，为直接探测引力波做出贡献的科学家，远不止上述三人。比如说，科学家罗纳德（Ronald Drever）对激光干涉仪的稳定性作出了重要贡献。令人遗憾的是，他于今年3月去世。

颁奖是否太过匆忙？

可能由于“引力波”实在太热门了，人们关心的问题是，去年方才产出成果的引力波直接观测今年就获得诺贝尔物理学奖是否太过匆忙？

从实验装置的建立来看，LIGO本身确实很年轻，但引力波探测，从来不是一个“年轻的话题”。首先，广义相对论的预言已经延续近百年，这期间，无数科学家为此发力，他们或从暗物质探索推进，或从新装置设计探索，都在直接或间接尝试“看到”引力波。其次，早在上世纪九十年代，已经有人通过“双星旋转”，间接证实了引力波的存在。引力波被“看见”后，对人类带来的改变将是巨大的，对它的研究很可能将在在星际旅行、宇宙通信等“科幻小说般的未来”中发挥作用。

热议的另外一个话题是，如此众望所归的获奖，是否意味着诺贝尔物理学奖的悬念将会越来越少？近代物理三大支柱包含：以希格斯粒子为代表的高能物理、以引力波为标志之一的广义相对论及天体物理，近年来非常活跃的包括量子纠缠、量子通信在内的量子物理。前两者的关键性研究，已在近几年中的诺奖物理学奖中，获得肯定。由此推断，明年的诺奖很可能花落“量子物理”。 另一方面，也有科学家认为，随着科学仪器的精度不断提高，人类探索科学的边界也不断拓展。对科学的基础前沿领域的探索，实际上是在“加速中”。因此，实在无需过虑，科学家们的工作，会“赶不上”诺奖颁奖的速度。