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2017
那么,他们的研究有何作用?直接探测到引力波为何如此重要?请听中科院国家天文台研究员苟利军教授讲解。
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获奖者简介
雷纳·韦斯(生于1932年9月29日)是美国理论物理学家、麻省理工学院物理学荣誉教授。在他的学术生涯中,最重要的成就是发展出激光干涉术来探测引力波。这项技术是激光干涉引力波天文台(LIGO)装置的基础。韦斯教授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。(就在几天前,韦斯教授刚刚过完85岁生日。)
基普·索恩(生于1940年6月1日
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巴里·巴里什(生于1936年1月27日)是美国实验物理学家,加州理工学院物理系林德教授。巴里什教授于1997年至2006年担任
除了三位获奖的科学家,还有一个名字不应被遗忘。英国物理学家罗纳德·德雷弗教授于索恩、韦斯等人一同创立了LIGO项目,但他于今年3月不幸辞世,享年85岁。
LIGO于2015年9月14日首次直接探测到双黑洞合并产生的引力波,证实了爱因斯坦100年前所做的预测,弥补了广义相对论实验验证中最后一块缺失的拼图。迄今为止,LIGO已经确认了4个引力波信号。在《引力波探测史:从爱因斯坦到LIGO》一文中,法国科学家达米尔
引力波的重大意义
文/苟利军
很多的媒体之前作了预测,除去引力波之外,也提到了很多可能性——不过引力波却是概率最大的。此次之所以能毫无悬念地获奖,说明了引力波直接探测在物理学当中的重要性。如果留意一下去年年终各大媒体的科学进展总结中,引力波直接探测都是排名第一。而且引力波直接探测在去年几乎是斩获了除过诺奖之外的其它所有大奖。
那直接探测到引力波为什么这么重要呢?从物理科学本身的意义而言,引力波有助于帮助科学家们检验相对论的理论边界在哪里。往往一个理论失效的地方就是理论变革的机会。之前广义相对论在弱场中已经得到了很多次的验证,但是在强引力之下的验证,之前却从来没有进行过。所以,由双黑洞所产生的引力波的直接探测是广义相对论在强引力环境下是否能够成立的一个非常好的检验——结果确认广义相对论是正确的。
另外,引力波以光速传播,它与物质的相互作用非常非常的弱,所以引力波可以几乎无阻挡地看到宇宙大爆炸之时的图景,而这是无法利用我们熟知的电磁波来实现的。所以,引力波是我们了解宇宙最早期的最好工具。最后,引力波也给我们提供了了解宇宙的另外一个全新维度。可以说之前仅仅是看到宇宙图景却没有声音,而引力波给探测宇宙的方式上增添了一个声音的维度,丰富了我们探索宇宙的方式。
第三,也是更为重要的一个点,它打开了一扇我们研究宇宙的新的窗口。我们目前研究宇宙的主要方式还是依靠于电磁波,就是利用各种类型的望远镜进行观测,而那次变革是1609年意大利的伽利略首次将望远镜用于天文观测而引发的。有人将引力波的直接探测所产生的影响与伽利略的望远镜指向天空的对于天文的影响相提并论,这完全是可以的。虽然LIGO和其它引力波探测器的探测能力还很有限,不过一旦这个引力波的世界被撬开了一道小的裂缝,让我们看到了春天的种子,相信硕果累累的引力波丰收季节也不会太远。
目前,美国和欧洲的引力波天文台正主导着引力波的观测工作,随着LIGO探测的推进,中国的引力波研究也随之进入了一股前所未有的热潮。在理论研究的同时,中国也在积极推动直接探测引力波的望远镜项目。目前,太极计划和天琴计划这两个空间项目正在各自推进,将于地面探测原初引力波的阿里计划已通过立项,正在建设之中。除此之外,中国还在研究如何利用刚刚建好的FAST和正在建设的平方公里阵(SKA),以脉冲星计时阵的方式探测宇宙天体所产生的引力波。引力波研究之路慢慢其修远兮,还需要众多科学家的一起努力。
责编:钟狼将