胡一鸣
马克斯普朗克引力物理研究所、清华大学博士后

我是LIGO科学合作组织成员,关于参与引力波观测的体验,问我吧!

100年前,那个依然英俊的青年爱因斯坦经过十年的苦思冥想,参悟了时空和引力的本质,写下了划时代的公式,创立了广义相对论。100年后,经过几代科学家一个世纪的不懈努力,我们终于站在一个新时代的全新起点,迎来了人类探测到的第一个引力波信号。多少人,多少年的期待,终于变成了现实。
我是LIGO科学组织成员,也是德国马克斯普朗克引力物理研究所、清华大学博士后,研究引力波。科学家们,是如何探索引力波的存在?最终,引力波是通过什么手段如何被发现的?亲自参与引力波的观测是一种怎样的体验?都请来问我吧!
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探索 2016-02-12 已关闭提问

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胡一鸣 2016-03-24

引力波是一种全新的探测宇宙的手段,将会给人带来许多全新的,意想不到的发现。我们不仅仅是希望“首次探测”,更希望常规化的“持续探测”,并期待宇宙带给我们惊喜。
在天文学中,上世纪六十年代年发现中子星,拿了(74年)诺贝尔奖;七十年代探测到双中子星,又拿了(93年)诺贝尔奖;关于宇宙微波背景辐射的观测,发现其存在拿了一次(78年)诺贝尔奖,发现微波背景辐射的各向异性又拿了一次(06年)诺贝尔奖,之后如果探测到极化模式肯定还能拿一次,这就是为什么前年BICEP2的结果这么轰动,因为它们号称探测到了。现在我国的阿里极化就是想探测微波背景辐射的极化模式。关于中微子的诺贝尔奖也有02年和去年两次。物理学上这样的例子同样数不甚数:J.J.汤姆生发现电子是一种粒子拿了(1906年)诺贝尔奖,他的儿子发现电子是一种波又拿了(37年)诺贝尔奖。可以看到,科学研究中一个有潜力的领域一旦开辟,其带来的科学突破往往是一连串的,我相信,引力波这个领域有两个或两个以上的诺贝尔奖级别的工作是大有希望的。
以上只是从诺贝尔奖的角度出发考虑,但是许多重要的工作并没有获得诺贝尔奖,比如发现宇宙膨胀的哈勃就没有获得过诺贝尔奖(哈勃望远镜以他命名)。LIGO这样的地面探测器探测的是高频引力波,天琴等空间探测器会探测低频引力波,就好像一个是花腔女高音,一个是男低音,频段不同,可以研究的天文信息也大不相同。因此我对国内的各种引力波探测项目充满期待。

胡一鸣 2016-02-13

引力波是时空的“涟漪”,由宇宙中例如致密星体碰撞并合这样剧烈变化的物理过程产生。爱因斯坦于1916年预言了它的存在。他证明做加速运动的大质量天体可以剧烈地撼动时空,并且空间扭曲的波动将从波源辐射出去。这些以光速传播的涟漪携带了天体源激烈动荡的信息以及关于引力本质的线索。在过去的几十年中, 天文学家通过观测银河系中密近双星,已经间接地证明了引力波的存在。双星轨道由于引力辐射带走能量而收缩;观测结果完全符合爱因斯坦的理论预言。但是科学家们一直在热切地期望就和这次重大突破一样在地球上对引力波的直接探测的机会,因为这为我们提供了更极端的条件来更严格地验证广义相对论,同时开启一条探索宇宙的全新途径。
这一次的探测,是一次基础物理的伟大突破。首先它确凿无疑地证明了引力波的存在,验证了相对论的最后一个预言。其次,它也第一次用不容置疑的证据证明了黑洞的存在。两个黑洞在并合前——也就是引力波的频率差不多达到150赫兹时——相距仅仅几百公里。在这么大的质量下靠这么近还能不发生并合的,只有黑洞了。这一观测,是爱因斯坦的伟大胜利。
然而,如果要问及它的现实意义,恐怕很少有人能回答得上来。正如爱因斯坦当年也无法准确地预言,广义相对论能给人带来什么用处。但实际上,我们手机里使用的卫星导航,如果缺了广义相对论的修正,根本就无法正常使用。有故事说,一位收税官在观看了法拉第的电动机工作表演后,很轻蔑地问道:“这样的东西会有什么用呢?”法拉第告诉那位收税官:“先生,我想在将来的某一天,他一定会向它收税的。”在面对科学突破时,特别是这种基础领域的突破时,我们不应该以现实应用评价它的价值。当然,这也并不是说,纳税人的钱扔给LIGO只是为了听个响(我们的确听到了这一声黑洞的并合),在LIGO的建造中,涉及到无数科研前沿的问题等待突破,而这些技术上的创新与突破,纷纷都衍生出草创公司,也许未来某一天,我们也将从中受益。要知道,创造互联网的,并不是某个商业公司,而是为了探索高能物理的欧核中心。

hao道2016-02-14

你跟明镜(也是澎湃可以问引力波的)谁牛逼

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胡一鸣 2016-03-03

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