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前年诺Bell奖,科学界大事件重力波

日期:2019-12-22编辑作者:澳门新葡8455手机版

引力波探测获得2017诺贝尔物理学奖,真是众望所归!来看看科学家怎么说:

北京时间2月11日晚11点30分,LIGO科学合作组织面向全社会宣布,LIGO首次直接探测到引力波和首次观测到双黑洞碰撞与并合,科学家直接探测到了引力波!

文小刚(麻省理工大学物理学教授):

关于科学界的大事件,科学家们怎么看?果壳网第一时间访问了数名专家学者,邀请他们给出业内人士的专业看法。

目前几乎所有的物理测量手段,都是通过电磁相互作用来观察我们的世界。引力波的探测,打开了一个观察世界的全新窗口。在这个新窗口中,我们通过引力相互作用中的引力波来观察宇宙中最猛烈的极端事件。这是一个新的天文学的开始。中国也应该有自己的引力波观测台。但中国自己的引力波观察台,应该有自己的想法,自己的新设计。仅仅是复制几个现有的引力波观察台,或加大一号,意义也许不是太大。

吴学兵:这是物理学史上最伟大的发现之一

吴学兵,果壳网科学顾问,北京大学科维理天文与天体物理研究所副所长。

40年坚持,终见成效!在不被人看好、极为困难的研究领域用不断改进、持之以恒的实验探测检验了基础物理学最重要的预言之一引力波!这是物理学史上的最伟大发现之一。

施郁(复旦大学物理学系教授,果壳网科学顾问): 

曹俊:Barry应该获诺贝尔奖

曹俊,果壳网科学顾问,粒子物理学家,中国科学院高能物理研究所研究员。

这次发现引力波,从5个月前就不停地有各种流言(现在不能说谣言了)。与其它流言不同,我们是比较相信这些流言为真的,因为LIGO升级后,它的灵敏度应该能在几个月内看到信号,除非爱因斯坦错了。

由于理论预言已久,这次发现不是颠覆性的发现,但仍然极为重要,就好象美洲你发不发现它都在那儿,但发现了,就是一片新大陆。

我相信它作为一种新的工具,将会带来很多新发现。也许现在探测还比较勉强,但一旦找准方向,我们就知道如何提高技术,就象刚发现微波背景辐射、刚探测到中微子时一样,刚开始好象探测还有点勉强,没有带来多少新东西,但未来会带来很多,是一片新大陆。Barry应该获诺贝尔奖。

LIGO探测到引力波是人类历史上最重大的发现之一。这个发现的意义不仅在于直接验证广义相对论和引力波的存在,更重要的还在于开启了对强引力、随时间变化的引力以及黑洞的直接观测,打开了认识宇宙的一个新窗口。在这之前,我们关于宇宙的信息来自宇宙中传来的电磁波和高能粒子,而引力波带来了主宰宇宙的引力的直接信息。

吴咏时:这是物理学史上里程碑式的成就

吴咏时,复旦大学特聘教授,犹他大学物理天文系终身教授。

广义相对论是现代物理学时空理论的基础。引力波是100年前爱因斯坦广义相对论的一个核心预言,也是其实验验证中多年以来一块最重要的缺失的‘拼图’。现在它被直接观测到了,这是物理学史上里程碑式的重大成就,实验物理学上的重大突破。

引力波体现了爱因斯坦理论和牛顿引力理论的一个基本差别:引力不是牛顿想像的超距作用,而是以有限的光速传播的作用。这个差别,正是当年爱因斯坦要发展新引力理论的基本缘由:牛顿引力理论与狭义相对论相冲突。广义相对论对引力波的预言,早于其直接观测近一百年,展现了人类数学物理纯理性思维的恢宏能力。

这次在双黑洞融合事件中直接观测到引力波,其波形与基于广义相对论的大型数值模拟高度吻合。双黑洞融合事件中,引力场极强且呈现高度非线性的特点。在这些条件下,牛顿引力理论已经完全失效,无能为力。正是在这些条件下,广义相对论彰显了“引力即时空几何的弯曲”这一全新理论的无比威力。所以这次实验又是对广义相对论在强引力场中意义重大的新型的检验。

另一方面,这次实验又可说是黑洞的直接观测证据。一般而言,很难定义什麽是黑洞的直接观测证据。黑洞是强引力场 -- 即时空极度弯曲 -- 造成的引力现象,而此前的黑洞观测都是通过其附近的电磁现象进行的,或是对远处弱引力场效应的观测。这次引力波在双黑洞融合事件中被直接观测到,又和广义相对论时空弯曲的大型数值模拟高度符合,我认为过去没有、将来也不太可能有比这更直接的黑洞观测证据了。

这次引力波的直接观测,开辟了引力波天文学的新学科和新时代。有第谷才有开普勒,有开普勒才有牛顿。引力波天文学是否也会走相似的路子?虽然本次事例中没有观测到与广义相对论不一致的地方,但它打开了一扇全新的窗口!坚持看下去,引力波天文学将会观察到在天体物理和宇宙演化中有关强场引力的许多新现象,可能和暗物质、暗能量有关的有普遍意义的新经验规律,提供基础理论物理和早期宇宙学前沿发展的新动力。

以前关于黑洞的信息都是间接的,所以原来黑洞的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。 

李淼:爱因斯坦的预言被证实

李淼,果壳网科学顾问,中山大学天文与空间科学研究院院长。

毫无疑问,这是一项世纪发现,证实了爱因斯坦引力理论的最后一项预言。

这个发现开启了物理学的引力波时代,引力波将从此由理论上的存在变成事实上的存在。这个发现仅仅是人类探测引力波的开端,因为这个发现仅仅限于可能辐射引力波很多种源中的一种,即合并的双黑洞系统,且处于银河系外。

这个发现将极大促进其他引力波探测实验的发展。天文学在21世纪将进入引力波天文学时代。

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、超新星爆发等等也会被观测到。

刘彤杰:宇宙中的甚低频信号隐藏着多少秘密?

刘彤杰,果壳网科学顾问,探月与航天工程中心二期工程总体部部长。

即便象我们这样的工程师和管理者,也知道黑洞是科学领域前沿中的前沿,更何况是双黑洞系引力波! 这次引力波事件让我惊叹,宇宙中的甚低频信号到底隐藏着多少秘密?原理虽然易懂,但实现相当艰难。祝愿中国科学家也能不断获取顶尖成果。

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。LIGO的成功还给大科学的运作提供了经验。 

孟新河:国内应基金人力技术立即跟上,全力追赶

孟新河 南开大学物理科学学院教授,博士生导师,研究方向:引力、天体粒子物理和宇宙。

国内应基金人力技术立即跟上,全力追赶,它将是今后至少三十年的竟技场。另要立马开展多学科联合攻关,大力培养后继人才。总之,是刻不容缓的真正大事。

苟利军(中国科学院国家天文台研究员):

杨宇光:未来航天技术在引力波探测中大有可为

杨宇光,果壳网科学顾问,中国航天科工二院二部研究员,国际宇航联空间运输委员会秘书。

未来航天技术在引力波探测中大有可为。空间低扰动、高真空、远距离的探测条件,可以获得更灵敏的探测能力,对增大探测能量级别比黑洞合并更低事件的意义更大。

很多媒体之前作过预测,除引力波之外,还提到了很多其他可能性,不过引力波确实是概率最大的。

王龑:天文学新时代的开启

王龑,德国爱因斯坦研究所博士, Stefano Braccini Thesis Prize 奖获得者,出版斯普林格图书《First-stage LISA data processing and gravitational wave data analysis》。目前在西澳大学担任研究助理教授,从事引力波理论及数据研究。

来自双黑洞的引力波被引力波天文台LIGO首次探测,标志着引力波天文学新时代的开启,人类将从全新的角度认识和聆听未知的宇宙。未来的几年里,LIGO和VIRGO引力波天文台将继续带给我们来自宇宙深处的宝贵信息,极大程度的加深我们对物理对宇宙的理解。也希望,欧洲空间引力波探测器LISA和中国空间引力波探测器天琴早日升空,带给我们来自白矮星,中子星,中质量黑洞,超大质量黑洞,宇宙早期背景涨落,宇宙弦等多种多样波源的引力波信息。

此次引力波之所以能够毫无悬念地获奖,是因为引力波直接探测在物理学当中的重要性。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进行变革的机会。之前广义相对论在弱场中已经得到很多次的验证,但是在强引力之下的验证,在引力波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对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。

朱兴江:引力波探测给我们带来意外惊喜

朱兴江,西澳大利亚大学物理学院博士后研究员,主要研究方向为天体物理的引力波源、引力波数据处理和利用“脉冲星计时阵列”搜寻低频引力波。现为LIGO科学合作组织成员和“国际脉冲星计时阵列”合作组成员。

这仅仅是一个新时代的开始。未来五年,(借助如LIGO这样的地基激光干涉仪引力波探测器)我们期望可以观测到更多的双黑洞碰撞与并合,双中子星以及中子星-黑洞系统的并合这类“啁啾”信号,还有快速旋转的中子星发出的连续波、超新星爆发产生的引力波暴和一个低沉的来自宇宙早期的引力波背景。更重要的是,引力波探测也许会给我们带来意外的惊喜,揭示一些前所未知的奇异现象!未来五年、十年或者更长时间,我们期望引力波观测的窗口可以扩大到更低频段。使用脉冲星计时阵列的方法和空间引力波探测器,我们将可以聆听位于星系中心的超大质量双黑洞以及它们的“小伙伴们”演奏的华美乐章。

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,通过引力波可以几乎无阻挡地看到宇宙大爆炸时候的图景,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最早期宇宙的最好工具。

高爽:从预言走向了实战

高爽,北京师范大学天文系讲师,北京市天文学会会员,科普作家,中国天文学名词审定委员会成员。

听到屏幕里传出一句非常简单的话,毫无修饰,平铺直叙,中学英语词汇量。可就是这样一句话,让我鼻子发酸,几乎感觉到了眼窝的潮湿。

“Ladies and gentlemen, we have detected gravitational waves. We did it.”

为了这句话,人类已经等待了一百年。世界那么大,我想去看看。怎么看?用眼睛观察,用耳朵聆听。400年前的望远镜打开了深入观察世界的窗。几十年前的无线电技术、高能探测技术和空间技术,先后为我们打开了一个又一个新的、更宽广的窗。而今,我们再一次好奇地拉开了宇宙剧场的大幕,用全新的方式重新看待星空。引力波天文学,从此从理论预言和技术尝试走向了实战。它将通过这个新窗口,告诉我们更多关于时空和物质的秘密。这一天,是昨天。(编辑:Sol_阳阳)

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的宇宙的图景,却没有声音。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。

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500米射电望远镜(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。

引力波研究之路漫漫其修远兮,还需众多科学家的一起努力。

李淼(中山大学天文与空间科学研究院院长,果壳网科学顾问):

LIGO最终探测到引力波是物理学界努力数十年的结果,其间有不少悲喜剧,例如试图探测引力波的第一人韦伯后半生的遭遇,LIGO创始人罗纳德·德雷弗不得不离开团队,最近又不幸去世。无论如何,LIGO的探测过程和结果都是史诗级的,不仅证实了自然界存在第二种基本波,同时为人类探测宇宙打开了一个全新的窗口。

温琳清(西澳大学物理系教授,LIGO科学合作组织团队成员):

引力波的发现可以说是本世纪物理学和天文学最重要的发现之一了。这次得诺贝尔奖是对所有的引力波研究人员几十年来坚持不懈所得结果的一个认可,更是对引力波研究领军人的智慧和凝聚力的最高嘉奖。

引力波的探测直接验证了爱因斯坦的广义相对论,让人类第一次探测到了双黑洞系统的并合和新黑洞生成的全部过程;最重要的是,引力波的探测为天文学打开了一个观察宇宙的全新窗口。引力波和传统电磁波结合的多信息观测是天文学的未来。我们在开始用全新的角度来看我们的宇宙各形态在强重力场下是如何运作,更直接地观测黑洞,更好地了解我们的宇宙的演化。

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