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对话LIGO成员胡一鸣:研究引力波可亲身见证历史瞬间

澎湃新闻记者 吴洁瑾
2016-02-17 10:32
来源:澎湃新闻
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胡一鸣

德国马克斯-普朗克引力物理研究所、清华大学博士后胡一鸣,作为LIGO科学合作组织成员,参与了此次引力波的探测。2月16日,仍在德国进行研究工作的胡一鸣接受了澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者的采访。

胡一鸣表示,引力波的成功探测,意味着一个新时代的开启,人类可以用一种全新的手段认知这世界。目前,他的研究项目集中在对于连续引力波源的搜索上。对于在不久的将来找到连续源发出的引力波,胡一鸣充满信心。

【对话胡一鸣】

父母拮据但支持天文爱好,大学开始对引力波感兴趣

澎湃新闻:父母是否支持你对天文的爱好?他们是如何培养你这方面的兴趣的?

胡一鸣:我现在还很感激我的父母,作为工薪阶层的他们生活一直拮据,但是由于我对天文一直有着强烈的热爱,所以在我初中的时候,父母还是给我买了一台天文望远镜作为考试取得好成绩的奖励。我一直感激我的父母有着比较开明的教育观念:当我对什么事物有兴趣时,只要是健康的爱好,他们还是会想尽办法帮我创造环境。

澎湃新闻:什么时候开始对引力波感兴趣的?为何会加入到此次对引力波的探测项目中去?具体承担哪些工作?

胡一鸣:我在大学的时候曾经参加过一次学术会议,在那里第一次了解到了引力波这个有趣的概念。西澳大学的温琳清教授的报告当时把我深深地震撼了,引力波天文学,这么一个有趣、有着无限潜力的领域,在不久的时间内就将因为硬件仪器的灵敏度升级而变成现实。

选择这个领域,就意味着可以亲身见证许多历史性的瞬间,甚至在这样的历史进程中做出自己微不足道的贡献,这一前景让我激动不已。所以我申请博士时的项目就非常明确,希望能够参与到引力波方面的研究中去。我博士期间的工作就包括对引力波候选事件的显著性的系统性误差的分析。计算这次GW150914(编注:LIGO此次观测到的引力波事件)显著性的方法,就是根据我之前的研究推荐使用的。

LIGO探测到引力波是因“天时、地利、人和”

当地时间2016年2月11日,美国华盛顿,美国科研人员11日宣布,他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)于去年9月首次探测到引力波。

澎湃新闻:2015年9月14日,引力波抵达地球。为什么最近才公布呢?这么长的时间内都做了哪些具体工作?

胡一鸣:其实信号到达后3分钟就被程序发现。科研组内部恪守规则,在没有万分的把握之前,严禁任何成员向任何组织外的个人透露消息。LIGO科学合作组织非常严谨,只有握有强有力的证据,才可做出超出常人想象的论断。双黑洞的探测是一次惊世之作,对于大众而言,这不过是屏幕或者报纸上的几个简单数字,但是所发表的论文中的每一句话、每一个数字,背后都是漫天飞舞的电子邮件的讨论和反复的计算和确认,浸满了科学家的汗水。“两句三年得,一吟双泪流。”

澎湃新闻:目前世界上有不少引力波探测装置,为什么只有LIGO探测到了引力波?

胡一鸣:天时,LIGO晚开机3天就看不到这个信号。地利,LIGO的位置对于这一个信号比较灵敏(对于别的一些信号就不好了),而且探测器的灵敏度也确实到了该探测到一些东西的时候了。人和,1000多人的科研团队通力合作,科研经费充裕。

澎湃新闻:引力波的发现对中国引力波的研究会产生哪些影响?中国关于引力波的研究现状如何?

胡一鸣:中国有一些关于引力波方面的研究团队,比如北师大的朱宗宏教授、张帆教授等,清华的曹军威教授等,此外还有自主提出的建设引力波探测实验计划的中山大学的罗俊院士。他是中国引力物理界的领军人物。他对引力常数的测量、引力定律的检验的研究,都处于世界的前沿。罗院士的团队最近提出的“天琴计划”,是在空间中测量引力波。空间中,我们可以测量频率更低的引力波。一方面,可以从侧面验证LIGO引力波源、引力波传播的性质,另外一方面,也可能探测到大质量甚至超大质量的黑洞。希望这次LIGO对引力波的探测,对天琴计划是一个推动。

“引力波探测对物理学家来说是十年一遇的盛宴”

澎湃新闻:你觉得引力波的发现对世界来说最大的意义是什么?

胡一鸣:引力波的探测对于物理学家来说是一场十年一遇的盛宴,是爱因斯坦的伟大胜利。它的意义,不仅仅在于证明了一百年前的广义相对论对于恒星级别黑洞依然成立,更在于它从此打开了一扇人类探索宇宙的新窗口,可以用这种全新的手段认知宇宙。

以前的天文学研究绝大部分集中在了电磁波手段的探测,从而学到了非常丰富的天文、物理的知识。然而,由于电磁波与物质相互作用比较强,无法用来探测天体中心的情况和过程;反过来,引力波构成了一个完全互补的探测手段,可以传达丰富的关于天体中心的情况,而外周物理环境的信息传达则要少很多。使用引力波探测,就好像治愈了一个先天失聪的病人,可以用一种全新的手段认知这世界。这一次探测的意义,就在于它标志着一个新时代的开启。

澎湃新闻:今后你研究的方向是什么?是否还会继续引力波的研究?

胡一鸣:我目前的研究项目集中在对于连续引力波源的搜索上。银河系的中子星上可能会有些微的凸起或凹陷,在自转过程中,这种物质分布得不均匀就会产生一个持续时间很长的引力波,这种引力波虽然微弱,但一来持续时间长,二来距离地球比较近,所以也很有希望可以探测到。一个中子星差不多就是把一整个太阳压缩到上海的中环范围的一个球体,事实上,之前的研究可以把中子星的这种凸起限制在几毫米!我对于在不久的将来找到连续源发出的引力波充满信心。

由于需要积累较长时间的信号,连续源的搜索在2月10日才刚刚开始。 然而,连续引力波源的搜寻需要大量的计算机资源,甚至用上LIGO旗下的所有超级计算机都只是杯水车薪,因此我们呼吁广大有兴趣的读者可以前往http://www.einsteinathome.org/ 下载分布式计算的软件,用您家中空闲的CPU为搜索引力波这一使命贡献出自己的力量。

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