中國科學院公佈中國空間引力波探測計劃——太極計劃

　　原標題：中國科學院公佈中國空間引力波探測計劃——太極計劃

　　國際在線報道（記者 單姍）：哲學家康德説過，世界上有兩樣東西值得我們敬畏並仰望終生，那就是頭頂的星空和心中的道德律。千百年來，人類也從來沒有停止過對宇宙星空的探索。近日，美國科學家宣佈探測到引力波的存在，引發世界關注。中國的科學家在引力波的研究領域也從來沒有停下探索的腳步。

　　16日，中國科學院公佈了空間引力波探測與研究的“太極計劃”。之所以名為“太極”，是因為中國的宇宙觀認為，萬物始於“太極”，探測原始引力波就是研究宇宙的起源，而太極的形象跟雙黑洞恰好很相似。或許在不遠的將來，我們能夠通過中國的衛星，收集到更多來自外太空的聲音。

　　2016年2月11日，簡稱“LIGO”的美國“鐳射干涉引力波天文臺”負責人宣佈，科學家首次直接探測到引力波。這距離1915年愛因斯坦預言引力波存在剛好一百年。這也是人類第一次能夠“聽”到宇宙的“聲音”。

　　事實上，引力波並不是聲音，但它和聲音一樣，都是一種震動。如果我們把宇宙比喻成一塊兒網格墊，扔進去的東西越重，扭曲得就越厲害，引力波也在扭曲的過程中産生。物理學大師霍金認為，發現引力波將可能引發天文學革命。

　　在引力波研究領域，不乏中國科學家的身影。中國科學院16日公佈了空間引力波探測與研究的“太極計劃”。按照這一計劃，我國將在2030年前後發射由位於等邊三角形頂端三顆衛星組成的引力波探測星組，用鐳射干涉方法進行中低頻波段引力波的直接探測。中科院院士吳岳良表示，這將是天文學和空間宇宙物理最前沿的課題。“引力波有不同的頻率，分為高頻、中頻、低頻。低頻來源於雙星系、超大品質雙黑洞和大品質比雙黑洞的併合、普通星系核中大品質黑洞捕獲恒星品質黑洞、超緻密雙星、以及大品質天體的爆炸等。這個是要由空間實驗來做。實際上，低頻段的源更多元，這就是為什麼科學家要做空間引力源的探尋。”

　　不過，鋻於我國目前的技術能力與國際先進水準還有一定的差距，因此“太極計劃”將與歐洲展開闔作。1993年，歐洲空間局首先提出LISA鐳射干涉空間天線計劃。目前，中國可以選擇參加其中的ｅＬＩＳＡ雙邊合作計劃，也可以選擇發射一組中國的引力波探測衛星組，與2035年左右發射的ｅＬＩＳＡ衛星組同時邀遊太空，進行低頻引力波探測。

　　中科院院士胡文瑞指出，與以LIGO為代表的設置在地面上的項目相比，LISA計劃能夠觀測到低頻波段的引力波，因此具有更高的科學價值。“低頻波段所包含的科學內容，比高頻更加豐富，挑戰性也更多。如果LISA能成功的話，就不是一個諾貝爾獎的問題，它帶動的內涵是很深的。我的比喻不一定對，就是説，LIGO就是交響曲的序曲，它有一個主旋律，證明了引力波的存在，可以打開引力波天文學的高頻波段，可是主調還在後面。”

　　目前，我國的引力波探測和研究正呈現多點並進的局面。除了“太極計劃”，還有中科院高能所主導的“阿裏實驗計劃”和中山大學領銜的“天琴計劃”等，‘阿裏實驗計劃’是“在地面上聆聽引力波的音符”，‘天琴計劃’與“太極計劃”則都都是“到太空捕捉引力波的聲響”。吳岳良院士表示，“太極計劃”與“天琴計劃”的側重點仍有不同。“‘天琴計劃’和我們的目標不完全一樣，我想他們的頻段也不一樣。他們是在地球軌道，我們是在太陽軌道。我們相當於一個小地球，我們在地球的後面，大概20度左右，跟著地球一起繞著太陽轉。他們可能是想觀測引力波，我們，包括歐洲的LISA是想觀測引力波背後的物理，和整個宇宙的演化。相對來説，這樣做對探測並研究引力波有他的優點，但也有其特殊的困難。”

　　胡文瑞院士表示，“太極計劃”和“天琴計劃”有著合作的基礎。借著全民關注引力波的“東風”，有越來越多的科學家參與到這一領域的研究，是一件再好不過的事情。“我們真正開始做（“太極計劃”）了以後，也要成立聯盟，向全國包括全世界開放。國內其他單位做這個事情，我們都覺得非常好。中國做引力波技術的人不是太多，而是太少了。但我個人覺得，國家不可能安排太多空間探測項目，齊心合力比較好。

　　胡文瑞院士還表示，“太極計劃”涉及學科領域和前端技術廣泛，需要發展空間超遠距離超高精度鐳射測量、超高靈敏度慣性感測器，以及超高精度衛星無拖曳控制等下一代高端空間技術，這些技術對於提升我國空間科學和深空探測的技術水準具有重要意義，對慣性導航、地球科學、高精度衛星平臺建設等應用領域也將發揮積極的作用。另外，測量引力波的基礎——皮米，將像十多年前的納米一樣，産生不可估量的社會、經濟和技術影響。

　　吳岳良院士同時指出，儘管很多科幻作品中借助引力波實現時空穿梭，目前還只是一種科幻夢想，但對引力波的研究本身就具有極高價值，並蘊藏著無限可能。“大家看過《星級穿越》吧，要是真的探勘宇宙，在宏觀尺度上你要知道前面有個什麼東西，這個引力就可以幫助你看的更遠。”

　　引力波的發現同時顯示出基礎科學研究的重要性，但基礎研究需要積累，獲得回報往往是一個漫長過程。對此，吳岳良院士表示：國家應該建立起一套長期穩定的投入機制。“舉個例子，我們培養小孩，對小孩子投入的教育經費應該是不少的，投入就是讓孩子去學習知識，如果沒有創新知識，發現知識的話，就沒有什麼可學的。”

　　正如專家所言，基礎科學是整個科學研究的基石，基礎科學研究可以帶給人類無窮的可能：電磁波的發現最終使人類有了無線電通訊和手機；在狹義相對論中質能關係理論指導下，科學家最終製造出了原子彈、氫彈和核反應爐；衛星定位等技術也借助了狹義相對論的知識。

　　人類還有哪些可能性，讓我們再放肆地想像一下：如果真的如科幻小説描寫的那樣，有世界末日來臨的一天，我們卻等不到外星文明的拯救，那能夠拯救人類的，就只能是我們自己。而引力波的發現，正是人類在“征服星辰大海”的道路上邁出的一小步。目前，中國的科學家們正在做出更多相關努力和嘗試，這值得肯定，更值得期待。