LIGO首席科學家： 為什麼堅持30年尋找引力波

近日，美國科研人員宣佈，他們首次探測到引力波，證實了愛因斯坦100年前所做的預測。這個激動人心的發現究竟意味著什麼？演講平臺“造就”專程前往麻省理工學院採訪了發現引力波的LIGO(鐳射干涉引力波觀測臺)實驗室首席探測科學家、MIT高級研究員彼得·弗雷斯切爾(PeterFritschel)。以下為對話內容選編。

 

問：這次發現意味著什麼？

 

彼得：我認為，這次發現有兩大意義。

 

第一個自然是人類首次直接探測到引力波，這不僅僅是LIGO，同時也是國際上其他探測器在過去幾十年間不懈努力的成果。這是人類第一次真正探測到引力波，第一次！

 

而另一個，也就是我們探測到的另一現象，也同樣意義重大，同樣激動人心。我們探測發現，兩個大品質的黑洞，都相當於太陽品質的30倍左右，且處於同一個二元系統中，相互環繞運行並逐漸靠攏，最終合併成一個黑洞。

 

這次探測非常激動人心，因為我們探測到的信號很有意思，也很強烈。所以我們堅信，這一發現將開拓引力波天文學的新領域。這只是一個開始。

 

問：在探測到這個信號之前，你們自認為有多大的把握？如果當時並沒有收穫，你們預計要等多久才可能有所發現？

 

彼得：這個問題很好。有意思的是，我們其實都沒預料到一開機就會探測到這個雙黑洞系統，這出乎了我們的意料。多年來，談及引力波來源，我們一般認為會是雙中子星系統。不像黑洞這麼大，品質要小得多。

 

我們的探測器升級從2010年開始，2015年大致完成，根據去年9月探測器收集數據時的初始靈敏度，我們並不打算也不想用那樣的水準運行好幾年。我們想結束運行後繼續調試改進探測器。不過，我們想，用這種靈敏度運行幾個月也不錯，三四個月吧。對於探測到雙中子星的可能性，我們其實也並不是很樂觀。要知道，可能性不到50%。我不記得當時有沒有考慮具體有多大的可能性，但是，這種可能性確實相當小。

 

問：科幻小説《三體》中設想用引力波作為宇宙溝通工具，你覺得可行嗎？

 

彼得：引力波的一個有趣的特點就是它們與物質的相互作用非常弱。它們可以直接穿過物體，這就是我們覺得搞引力波天文學很有利的一面。因為一般來説，天文探測的手段都依賴電磁波，而電磁波會和物質互相作用，當你探測到它們的時候，它們的特徵已經發生了變化，你必須弄明白是什麼扭曲了它。

 

但是，引力波不是這樣。他們基本上直接從源頭傳播過來。它們在傳播中並不發生改變。所以，你就會想，它非常適用於通訊，因為不管中間會通過什麼，都不影響交流。

 

不過問題在於引力波很難製造。這非常難。製造出能夠被檢測到的引力波也非常難。對於我們來講，我們使用了像LIGO這樣的大型探測器才檢測到黑洞這樣大的引力波事件，所以我認為這不太可能，也許我的想像力不夠，但是我認為不太可能。

 

問：是什麼驅動你持續幾十年研究一個百年無法證明的設想？

 

彼得：我在大學學的是物理。我也有實用主義的一面，我曾想去學機械，但是我迷上了物理。然後，我決定堅持下去。我已經在這個領域工作了很長時間，差不多30年了。所以我們花了很長時間才取得了我們想要達到的成果。我認為，激勵著我們這些人堅持下去的，正是今天我們所達到的目標，那就是探測到引力波，打開一個新的領域。

 

我們一直在做一件我們感興趣的事情，這可是純物理科學研究。即使你沒有達到目標，沒有探測到引力波的時候，你也在開發這些新設備、新技術。一直有我感興趣的事情要做，我認為正是這些在不斷激勵我。

 

問：在您看來什麼是創造？

 

彼得：我認為實現創造的途徑有很多，如果你有創造精神，有許多可以實現的方法。于我而言，創造指的就是基礎科學研究，對於其他人，可能是藝術或音樂。

 

如果你被那種創造精神所激勵，你需要找到一個機會，然後不斷去追求它。■整理 本報記者 徐蓓