2017年度諾貝爾物理學獎授予雷納·韋斯(Rainer Weiss)、基普·索恩(Kip Stephen Thorne)、巴里?巴里什(Barry Clark Barish),以表彰他們對激光干涉儀引力波觀測站(LIGO)的構思和設計。羅奈爾特·德雷弗、基普·索恩分別為美國加州理工學院物理學榮休教授和費曼理論物理學榮休教授,雷納·韋斯為美國麻省理工學院物理學榮休教授。LIGO近期首次直接觀測到引力波,為天文探索開創了一個新方法。
LIGO的三位聯合創始人 圖片來源網絡
獲獎人生平Rainer Weiss(雷納
·韋斯) US美國理論物理學者,麻省理工學院物理學榮休教授。雷納·韋斯發明的激光干涉引力波探測器是LIGO裝置的基礎。他首次分析了探測器的主要噪聲來源,并領導了LIGO儀器科學的研究,最終使LIGO達到了足夠的靈敏度。Kip S. Thorne(基普
·索恩) US美國知名理論物理學家,加州理工學院費曼理論物理學榮休教授。他奠定了引力波探測的理論基礎,他開創了引力波波形計算以及數據分析的研究方向,并對LIGO儀器科學做出了重要貢獻,特別是提出了量子計量學理論的一系列基本概念。Barry Barish(巴里
·巴里什) US美國實驗物理學家, 美國加州理工學院物理學榮休教授。巴里·巴里什領導了LIGO建設及初期運行,建立了LIGO國際科學合作,他把LIGO從幾個研究小組從事的小科學成功地轉化成了涉及眾多成員并且依賴大規模設備的大科學,最終使引力波探測成為可能。
獲獎理由到時可以快速翻譯一下委員會的解說詞:例如:“不懈追求利用引力波來觀察宇宙的視角,導致了引力波的直接探測,為天文探索開創了一個新方法”。
引力波的重大意義去年錯過了諾貝爾獎,而今年能夠幾乎毫無懸念地獲獎,這說明引力波直接探測在物理學當中所扮演的重要性。很多的媒體之前作了預測,除過引力波之外,還提到了很多其它可能性,不過引力波卻是概率最大的。此次引力波之所以能夠毫無懸念地獲獎,這說明引力波直接探測在物理學當中的重要性。
從物理科學本身的意義而言,引力波有助于幫助科學家們檢驗相對論的理論邊界在哪里。往往一個理論失效的地方就是理論進行變革的機會。之前廣義相對論在弱場中已經得到很多次的驗證,但是在強引力之下的驗證,之前卻從來沒有進行過。所以由雙黑洞所產生的引力波的直接探測是對廣義相對論在強引力環境下是否能夠成立的一個非常好的檢驗,結果確認廣義相對論是正確的。另外引力波以光速傳播,它與物質的相互作用非常非常的弱,所以引力波可以幾乎無阻擋地看到宇宙大爆炸時候的圖景,而這是無法利用我們熟知的電磁波來視線的。所以引力波是我們了解我們宇宙最早期的最好工具。最后引力波也給我們提供了了解宇宙的另外一個全新維度。可以說之前僅僅是看到的宇宙的圖景,卻沒有聲音。
引力波給探測宇宙的方式上增添了一個聲音的維度,豐富了我們探索宇宙的方式。目前,美國和歐洲的引力波天文臺正主導著引力波的觀測工作,隨著LIGO探測的推進,中國的引力波研究也隨之進入了一股前所未有的熱潮。在理論研究的同時,中國也在積極推動直接探測引力波的望遠鏡項目。目前,太極計劃和天琴計劃這兩個空間項目正各自推進,將于地面探測原初引力波的阿里計劃已通過立項,正在建設之中。除此之外,中國還在研究如何利用剛剛建好的500米射電望遠鏡(FAST)和正在建設的平方公里陣(SKA),以脈沖星計時陣的方式探測宇宙天體所產生的引力波。引力波研究之路漫漫其修遠兮,還需眾多科學家的一起努力。作者:中科院國家天文臺研究員 茍利軍
相關閱讀:在今年11月的騰訊WE大會上,作為當今最偉大的物理學家之一的霍金教授,將透過現場屏幕與大家暢聊人類的未來圖景和星際探索。前不久, 霍金在他的劍橋辦公室接受了騰訊WE大會團隊的拜訪,談到了關于引力波探測的看法: