LIGO首席科学家： 为什么坚持30年寻找引力波

近日，美国科研人员宣布，他们首次探测到引力波，证实了爱因斯坦100年前所做的预测。这个激动人心的发现究竟意味着什么？演讲平台“造就”专程前往麻省理工学院采访了发现引力波的LIGO(激光干涉引力波观测台)实验室首席探测科学家、MIT高级研究员彼得·弗雷斯切尔(PeterFritschel)。以下为对话内容选编。

 

问：这次发现意味着什么？

 

彼得：我认为，这次发现有两大意义。

 

第一个自然是人类首次直接探测到引力波，这不仅仅是LIGO，同时也是国际上其他探测器在过去几十年间不懈努力的成果。这是人类第一次真正探测到引力波，第一次！

 

而另一个，也就是我们探测到的另一现象，也同样意义重大，同样激动人心。我们探测发现，两个大质量的黑洞，都相当于太阳质量的30倍左右，且处于同一个二元系统中，相互环绕运行并逐渐靠拢，最终合并成一个黑洞。

 

这次探测非常激动人心，因为我们探测到的信号很有意思，也很强烈。所以我们坚信，这一发现将开拓引力波天文学的新领域。这只是一个开始。

 

问：在探测到这个信号之前，你们自认为有多大的把握？如果当时并没有收获，你们预计要等多久才可能有所发现？

 

彼得：这个问题很好。有意思的是，我们其实都没预料到一开机就会探测到这个双黑洞系统，这出乎了我们的意料。多年来，谈及引力波来源，我们一般认为会是双中子星系统。不像黑洞这么大，质量要小得多。

 

我们的探测器升级从2010年开始，2015年大致完成，根据去年9月探测器收集数据时的初始灵敏度，我们并不打算也不想用那样的水平运行好几年。我们想结束运行后继续调试改进探测器。不过，我们想，用这种灵敏度运行几个月也不错，三四个月吧。对于探测到双中子星的可能性，我们其实也并不是很乐观。要知道，可能性不到50%。我不记得当时有没有考虑具体有多大的可能性，但是，这种可能性确实相当小。

 

问：科幻小说《三体》中设想用引力波作为宇宙沟通工具，你觉得可行吗？

 

彼得：引力波的一个有趣的特点就是它们与物质的相互作用非常弱。它们可以直接穿过物体，这就是我们觉得搞引力波天文学很有利的一面。因为一般来说，天文探测的手段都依赖电磁波，而电磁波会和物质互相作用，当你探测到它们的时候，它们的特征已经发生了变化，你必须弄明白是什么扭曲了它。

 

但是，引力波不是这样。他们基本上直接从源头传播过来。它们在传播中并不发生改变。所以，你就会想，它非常适用于通讯，因为不管中间会通过什么，都不影响交流。

 

不过问题在于引力波很难制造。这非常难。制造出能够被检测到的引力波也非常难。对于我们来讲，我们使用了像LIGO这样的大型探测器才检测到黑洞这样大的引力波事件，所以我认为这不太可能，也许我的想象力不够，但是我认为不太可能。

 

问：是什么驱动你持续几十年研究一个百年无法证明的设想？

 

彼得：我在大学学的是物理。我也有实用主义的一面，我曾想去学机械，但是我迷上了物理。然后，我决定坚持下去。我已经在这个领域工作了很长时间，差不多30年了。所以我们花了很长时间才取得了我们想要达到的成果。我认为，激励着我们这些人坚持下去的，正是今天我们所达到的目标，那就是探测到引力波，打开一个新的领域。

 

我们一直在做一件我们感兴趣的事情，这可是纯物理科学研究。即使你没有达到目标，没有探测到引力波的时候，你也在开发这些新设备、新技术。一直有我感兴趣的事情要做，我认为正是这些在不断激励我。

 

问：在您看来什么是创造？

 

彼得：我认为实现创造的途径有很多，如果你有创造精神，有许多可以实现的方法。于我而言，创造指的就是基础科学研究，对于其他人，可能是艺术或音乐。

 

如果你被那种创造精神所激励，你需要找到一个机会，然后不断去追求它。■整理 本报记者 徐蓓