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人类首次观测到引力波 引出哪些“涟漪”?

人类首次观测到引力波 引出哪些“涟漪”?

  LIGO(激光干涉引力波观测站)实验组宣布直接观测到引力波信号,成为2016年早春的焦点。一场源于13亿年前两个黑洞相撞的“巨响”,如今又引起哪些“涟漪”?

  加快探索

  “为人类进一步探索宇宙的起源、形成和演化提供了一个全新的观测手段,为深入研究超越爱因斯坦广义相对论的量子引力理论提供了实验基础。”中国科学院大学副校长吴岳良16日说。

  分析指出,引力波有力地支持了广义相对论在强引力场下的正确性,直接证明了双黑洞的存在和黑洞时空结构细节,更意味着无限可能。而这次直接验证仅是开启了引力波天文学的序章。

  吴岳良说,根据LIGO的“三步走”计划,到2030年以前还将进行数次升级,臂长将从4公里达到10公里,并且将实验站建在地下,将探测灵敏度再提高两个数量级。

  据了解,目前世界上已建好的基于地面的引力波探测实验装置还有意大利、法国合作的VIRGO,德国、英国合作的GEO,日本的TAMA300。欧洲的空间引力波项目eLISA和日本的地下干涉仪KAGRA也在紧锣密鼓地进行。此外,美国提出的后“爱因斯坦计划”里的BBO、日本提出的DECIGO计划,也都瞄准了中频波段。

  “空间激光干涉法测量中、低频引力波,将是天文学和空间宇宙物理最前沿的课题。”中国科学院力学研究所胡文瑞院士说。

  幸运28中国反思

  这场“巨响”也引起不少中国人反思。尽管中国早在20世纪80年代就开始探测引力波,但因种种原因,并未建设激光干涉仪设备。

  “体制弊端致使中国错失参与LIGO的机会。”中国科学院高能物理研究所所长王贻芳在受访时直言,“应该承认是与10年前的科研投入太少有关,我们前瞻性不足、风险投入不足、大项目投入不足、国际合作投入不足”。

  吴岳良强调,基础领域研究尤其需要长期稳定的机制,“好比是对孩子投入教育经费,让他去学习基础科学知识”。他还说,探索未知领域相对投入较大,即便失败也对后续研究有着宝贵价值。

  胡文瑞表示,这次重大发现对中国在引力波的研究、探测及相关科技设备研制、建设方面可能会有较好的推动作用。他注意到中国政府对基础研究越来越重视,比如2015年发射的世界首颗暗物质探测卫星,“希望国家逐步加强力度,启动中等卫星和大型卫星的研制计划”。

  期待革新

  引力波有什么用?一种回答是“现在没用”。但在胡文瑞看来,目前所做的技术储备正在切实提高中国空间探测技术和空间实验技术,比如稳频和锁相的大功率激光器、超低重力水平的惯性传感器等。而测量引力波的基础——皮米,就像十多年前“萌芽”的纳米,将带来不可估量的社会影响。

  “我国目前的技术能力与国际先进水平还有一定差距,通过良好的国际合作可以得到一定的弥补。”胡文瑞说,中国科学院发起的空间引力波“太极计划”就是一个中欧合作的国际合作计划。根据其中一个方案,中方将以承担载荷的方式加入eLISA双边合作计划。

  “我们应该有选择地参加别人的项目,最好要有实质性的贡献,或提供某一关键技术,有一定的领导地位。”王贻芳建议说。

  胡文瑞表示,从2008年发起“太极计划”至今,在一些科研计划的支持下已有所进展,“欧洲方面现在提出整个望远镜都幸运28由中方制造,也就是认可中国的技术和制造能力”。科学家们期待,以基础科学研究为牵引,让中国空间科学研究、高端空间技术和科学卫星的整体水平实现“质的飞跃”。