編者按：連日來(lái)，引力波持續(xù)地被人們熱切討論著，主題也從最初的原理討論擴(kuò)散到各個(gè)方面，包括基礎(chǔ)科研的投入、LIGO實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，甚至還有“民科”的發(fā)展等。同樣的熱切討論也在光明網(wǎng)科普事業(yè)部的群里持續(xù)著，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院高能物理所的張新民研究員、李虹副研究員，麻省理工學(xué)院物理系的蘇萌研究員，中國(guó)科技大學(xué)的蔡一夫教授、李明哲教授，南極天文中心王力帆主任在群里與光明網(wǎng)記者進(jìn)行了密切互動(dòng)，以下是互動(dòng)實(shí)錄。
對(duì)話嘉賓：
張新民 “阿里實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”負(fù)責(zé)人、中科院高能所研究員
蘇萌 麻省理工學(xué)院物理系Pappalardo研究員蘇萌
蔡一夫 中科大物理學(xué)院天文系教授
李虹 中科院高能所副研究員
李明哲 中國(guó)科技大學(xué)近代物理系教授
王力帆 南極天文中心主任
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光明網(wǎng)：LIGO直接探測(cè)到引力波后，對(duì)阿里實(shí)驗(yàn)計(jì)劃有什么影響或者促進(jìn)作用？
蘇萌：LIGO直接探測(cè)到引力波實(shí)際上是對(duì)愛(ài)因斯坦相對(duì)論的一個(gè)證明，如果說(shuō)過(guò)去有人懷疑引力波是否存在的話，那么到今天，這個(gè)疑問(wèn)就證實(shí)了。所以，從科研研究階段來(lái)講，我們現(xiàn)在可以把引力波作為一個(gè)工具來(lái)研究。
從阿里的角度而言，黑洞引力波被直接探測(cè)到實(shí)際上似的我們的研究假設(shè)更向前邁進(jìn)了一步，既然引力波存在，那么基于引力波的科研思路的可行性就大大提高了。阿里的探測(cè)直接瞄準(zhǔn)原初引力波，目標(biāo)直接是宇宙學(xué)，研究的是宇宙起源。
李虹：概括一下，就是如果說(shuō)黑洞引力波被探測(cè)到是打開(kāi)了天體物理研究的一扇門的話，原初引力波的探測(cè)將會(huì)打開(kāi)另一扇更早期的門。
光明網(wǎng)：類似阿里計(jì)劃，目前是否只有通過(guò)宇宙微波背景輻射的方法來(lái)間接探測(cè)原初引力波可行？直接探測(cè)原初引力波的難點(diǎn)在哪？
李明哲：LIGO等地面引力波探測(cè)與阿里的微波背景輻射探測(cè)原初引力波都是通過(guò)看光信號(hào)來(lái)探測(cè)引力波，沒(méi)有誰(shuí)比誰(shuí)更直接的區(qū)別。引力波經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)空變形，都是作為背景存在。對(duì)于LIGO，這種變形使得兩個(gè)垂直的臂發(fā)生伸長(zhǎng)和縮短，從而使得兩臂交匯處的激光干涉條紋發(fā)生改變，看的其實(shí)還是光的信號(hào)。對(duì)于微波背景輻射來(lái)說(shuō)，原初引力波產(chǎn)生電子周圍的時(shí)空變形，散射出來(lái)后就產(chǎn)生了微波背景光子的B模極化，同樣是通過(guò)看光來(lái)看引力波。
探測(cè)原初引力波我目前想不到還有其它方式。微波背景輻射已經(jīng)是最直接的方式了。我認(rèn)為它不比激光干涉儀更為間接。不同的地方在于激光干涉儀面對(duì)的是高頻引力波，波源是小尺度上的黑洞或雙星系統(tǒng)。微波背景輻射探測(cè)的原初引力波的頻率非常低，其波長(zhǎng)要長(zhǎng)得多，是宇宙學(xué)尺度。我個(gè)人認(rèn)為原初引力波有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是作為信號(hào)源它非常穩(wěn)定，可重復(fù)驗(yàn)證。而LIGO探測(cè)的黑洞合并這樣的事件偶然性比較大，而且同一事件沒(méi)法由其它實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。
光明網(wǎng)：除了引力波，天文學(xué)研究中的另一個(gè)“明星”是暗物質(zhì)。發(fā)現(xiàn)引力波之后,人類科學(xué)研究下一個(gè)重大突破會(huì)是暗物質(zhì)嗎？引力波的探測(cè)技術(shù)會(huì)對(duì)暗物質(zhì)探測(cè)起到什么樣的作用？
蔡一夫：暗物質(zhì)或者暗能量，都有可能是人類科學(xué)研究的下一個(gè)突破。引力波探測(cè)的技術(shù)會(huì)對(duì)暗物質(zhì)和暗能量的觀測(cè)有很大的推進(jìn)作用，特別是這二者的暗字，已經(jīng)體現(xiàn)了它們幾乎不參與電磁相互作用，因此通過(guò)傳統(tǒng)的天文光學(xué)觀測(cè)得到的信息是有限的。這二者的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)都是通過(guò)它們?cè)谟钪嬷械囊π?yīng)而得來(lái)的，可以想象得到，當(dāng)我們熟練掌握引力波的探測(cè)技術(shù)時(shí)，就意味著我們不僅能通過(guò)光學(xué)測(cè)量來(lái)看這個(gè)宇宙，也能通過(guò)引力波去聽(tīng)這個(gè)宇宙。所以，不久的將來(lái)，人類能夠通過(guò)引力波探測(cè)技術(shù)獲得更多暗物質(zhì)、暗能量的物理信息是值得我們期待的。
光明網(wǎng)：從目前的結(jié)果來(lái)看，人類直接探測(cè)到引力波要早于暗物質(zhì)探測(cè)，您認(rèn)為這是偶然還是技術(shù)使然？
蔡一夫：事實(shí)上，從探測(cè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上來(lái)看，二者差不多同屬一個(gè)時(shí)期，其中暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)其實(shí)是早就通過(guò)星系旋轉(zhuǎn)曲線被確定了的，只是到目前為止還沒(méi)有直接的觀測(cè)證據(jù)。引力波盡管信號(hào)弱，但由于萬(wàn)有引力的本性就是世間所有物質(zhì)都參與引力作用，因此早于暗物質(zhì)被直接觀測(cè)到也并不算意外。
光明網(wǎng)：有聲音認(rèn)為，LIGO實(shí)驗(yàn)室直接探測(cè)到引力波科學(xué)性不足，您怎么看這些質(zhì)疑？
蔡一夫：我仔細(xì)看了LIGO的新聞發(fā)布會(huì)，發(fā)言人做了簡(jiǎn)短但很誠(chéng)懇的介紹，宣布LIGO的成就，之后是長(zhǎng)達(dá)一分半鐘的鼓掌慶祝，我很感動(dòng)，或許這個(gè)簡(jiǎn)短的視頻也是一定意義上給提出質(zhì)疑的人們的一個(gè)回復(fù)吧。科學(xué)理性的質(zhì)疑和討論我們永遠(yuǎn)歡迎，但請(qǐng)一定不要阻攔科學(xué)的發(fā)展，否則十年后、二十年后我們聽(tīng)到的還是“歪果仁”的慶祝和香檳。
LIGO是一個(gè)科學(xué)家設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，不是沒(méi)有犯錯(cuò)誤的可能性。之前美國(guó)的BICEP2實(shí)驗(yàn)就烏龍了一次。但是那次烏龍讓我們更清楚地認(rèn)識(shí)到了宇宙微波背景輻射背后的星際塵埃的信息，這也是寶貴的科學(xué)進(jìn)步。 這次LIGO直接探測(cè)到引力波時(shí)，有消息說(shuō)，他們的第一反應(yīng)也懷疑是不是又一次的“開(kāi)逗”，因此，從去年9月發(fā)現(xiàn)之后，幾個(gè)月的時(shí)間科學(xué)家們一直在互相檢驗(yàn)，就是為了降低犯錯(cuò)誤的可能性。
換一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，如果是類似BICEP2一樣因?yàn)橥饨缫蛩?，特別是來(lái)自外太空的未知因素而導(dǎo)致一個(gè)科學(xué)烏龍，我覺(jué)得沒(méi)有什么可惜的，反而會(huì)因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)新的未知的物理因素而興奮。這也是開(kāi)拓科學(xué)新領(lǐng)域的一個(gè)重要方式。
所以，我們歡迎科學(xué)理性的質(zhì)疑，但不可否認(rèn)的是，科學(xué)發(fā)展的每一步都傾注了很多人的青春和汗水，LIGO發(fā)展到今天，期間是加州理工的Kip Thorne等這些人的四十年付出，人生有幾個(gè)四十年可以交付于一件事情呢。中國(guó)的阿里項(xiàng)目也是如此，團(tuán)隊(duì)里的成員要做的也是需要自己交付一生的事情，研究期間的任何一個(gè)科學(xué)決定，背后都是極大的心血。
光明網(wǎng)：探測(cè)到引力波之后，將會(huì)引發(fā)哪些科技革命？
王力帆：在天文上，引力波探測(cè)技術(shù)將逐步成熟，很快會(huì)變成觀測(cè)黑洞，中子星，和超新星爆炸的重要手段。與電磁波不同之處在于引力波使得我們能夠觀測(cè)到電磁波無(wú)法探測(cè)到的區(qū)域，譬如超新星爆炸時(shí)中心的中子星或黑洞形成的過(guò)程。
另外，由于引力波在物質(zhì)中傳播幾乎不與物質(zhì)相互作用，因此它可以傳播很遠(yuǎn)的距離而不衰減。這使得我們可以觀測(cè)宇宙尺度上距離最遠(yuǎn)的黑洞，也就是有可能捕捉到宇宙第一代黑洞形成的過(guò)程。通過(guò)這些觀測(cè)，可以確定宇宙本身的演化和膨脹歷史，進(jìn)而對(duì)宇宙中的暗物質(zhì)和暗能量給出限制。
?。ü饷骶W(wǎng)記者宋雅娟 趙清建）
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