專(zhuān)家與媒體面對(duì)面：談?wù)勔Σ切┦?/h1>

2016-04-15 14:14:13

科學(xué)之友訂閱 2016年4期 收藏

關(guān)鍵詞：引力波電磁波黑洞

作為2016年最為玄妙的科學(xué)理念、一說(shuō)就會(huì)爆的詞匯，引力波具體是什么？與人們生活有著怎樣的聯(lián)系？又是如何被科學(xué)家探測(cè)到的？帶著這些疑問(wèn)，3月中旬，山西省科協(xié)主辦，山西科技新聞出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán)、科學(xué)之友雜志社承辦了關(guān)于“專(zhuān)家與媒體面對(duì)面：談?wù)勔Σ切┦隆钡膶?zhuān)題活動(dòng)。參與互動(dòng)的有新華網(wǎng)、科技日?qǐng)?bào)、中國(guó)科學(xué)報(bào)、中國(guó)網(wǎng)、山西綜合廣播、山西日?qǐng)?bào)、山西晚報(bào)、三晉都市報(bào)、山西新聞網(wǎng)、黃河新聞網(wǎng)、科學(xué)導(dǎo)報(bào)、山西科技報(bào)、山西科普網(wǎng)、大今網(wǎng)等十余家國(guó)內(nèi)主流媒體，內(nèi)容精要簡(jiǎn)括如下。

專(zhuān)家觀點(diǎn)精粹：共揭引力波的神秘面紗

引力波是什么？

賈鵬：在宇宙中，有時(shí)就會(huì)出現(xiàn)如致密星體碰撞合并這樣極其劇烈的天體物理過(guò)程。過(guò)程中的大質(zhì)量天體劇烈運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)著周?chē)臅r(shí)空，扭曲時(shí)空的波動(dòng)也在這個(gè)過(guò)程中以光速向外傳播出去。因此，引力波的本質(zhì)就是時(shí)空曲率的波動(dòng)，也可以唯美地稱(chēng)之為時(shí)空的“漣漪”。

引力波無(wú)處不在。除了黑洞碰撞會(huì)產(chǎn)生引力波外，地球、太陽(yáng)的空間運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生引力波，只不過(guò)地球和太陽(yáng)產(chǎn)生的引力波非常微弱，只能達(dá)到黑洞碰撞的千億分之一，以我們現(xiàn)有的技術(shù)還無(wú)法探測(cè)到這樣級(jí)別的引力波。黑洞合并很常見(jiàn)，科學(xué)家估計(jì)，在宇宙中每15分鐘就有一次黑洞合并的事件發(fā)生。黑洞合并會(huì)制造強(qiáng)大的引力波，這也是我們現(xiàn)在可以探測(cè)到引力波的原因之一。引力波的成功探測(cè)，使得相關(guān)天文學(xué)的序幕由此拉開(kāi)。這一發(fā)現(xiàn)不僅驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的預(yù)言，也揭示了我們從來(lái)不知道的宇宙新行為。

引力波探測(cè)影響深遠(yuǎn)

薛海斌：探測(cè)到引力波對(duì)于物理學(xué)家的感受，就好比一個(gè)天生耳聾的人，一直“聽(tīng)”別人說(shuō)聲音的存在，突然有一天真的聽(tīng)到聲音帶來(lái)的震撼。此外，引力波離我們的生活并不遙遠(yuǎn)，就像我們生活中的GPS定位系統(tǒng)。引力波的觀測(cè)意義不僅在于對(duì)廣義相對(duì)論的直接驗(yàn)證，更在于它能夠提供一個(gè)觀測(cè)宇宙的新途徑。

跟其他波一樣，引力波攜帶著能量和信息。傳統(tǒng)的觀測(cè)天文學(xué)完全依靠對(duì)電磁輻射的探測(cè)，而引力波天文學(xué)的出現(xiàn)則標(biāo)志著觀測(cè)手段已經(jīng)開(kāi)始超越電磁相互作用的范疇，引力波觀測(cè)將揭示關(guān)于恒星、星系以及宇宙更多前所未知的信息。因?yàn)橐Σㄖ苯勇?lián)系著波源整體的宏觀運(yùn)動(dòng)，而非如電磁波那樣來(lái)自單個(gè)原子或電子的運(yùn)動(dòng)的疊加。因此，引力輻射所揭示的信息與電磁輻射觀測(cè)到的完全不同。電磁波只能讓我們看到大爆炸38萬(wàn)年之后的景象，而引力波能夠讓我們回望宇宙大爆炸的最初瞬間。

大多數(shù)引力波源很難或根本無(wú)法通過(guò)電磁輻射直接觀測(cè)到（例如黑洞），它們與物質(zhì)的相互作用非常弱，在傳播途徑中基本不會(huì)像電磁波那樣容易發(fā)生衰減或散射，這意味著它們可以揭示一些宇宙角落深處的信息。例如宇宙誕生時(shí)形成的引力輻射至今仍然在宇宙間幾乎無(wú)衰減地傳播，這為直接觀測(cè)大爆炸提供了僅有的可能。

引力波是一種聲音嗎？

溫廷敦：引力波和我們熟知的聲波、電磁波存在相同之處，它們的波源都是某個(gè)物理量的擾動(dòng)，并帶動(dòng)周邊相關(guān)物理環(huán)境的變化得以傳播，不同之處在于被擾動(dòng)的物理量不同。

我們看見(jiàn)的太陽(yáng)散發(fā)出來(lái)的刺眼的光，與我們看不見(jiàn)的收音機(jī)、手機(jī)、衛(wèi)星發(fā)射和接受的電磁波，其實(shí)是同一個(gè)東西?！翱梢?jiàn)的光”是頻率在某個(gè)范圍的電磁波。近代研究電磁現(xiàn)象有一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，電磁波的傳播速度是恒定的，也就是光速是一個(gè)固定的數(shù)值。無(wú)論是在火箭尾焰上出現(xiàn)的光，還是在一架列車(chē)上向外打手電筒發(fā)出的光，“光”這種東西是不會(huì)因?yàn)樘幵谶\(yùn)動(dòng)狀態(tài)下而提高速度的。就是這么一個(gè)別人都“習(xí)以為?！钡膯?wèn)題，卻在愛(ài)因斯坦頭腦中縈繞了多年。最后，他提出了一個(gè)大膽的假設(shè)——光速不變，這是因?yàn)橐怨獾囊暯强?，它沿途?jīng)過(guò)的空間發(fā)生了折疊伸縮。當(dāng)某個(gè)人要加速的時(shí)候，道路突然變長(zhǎng)了，然后它到達(dá)某個(gè)地點(diǎn)的時(shí)間還是固定的。我愿意把它稱(chēng)為一種聲音，但引力波并不是聲音，聲音以音速在空氣中傳播，而引力波則是以光速傳播，并且可以在真空中傳播。2者都是一種震動(dòng)，但引力波是一種全新的震動(dòng)方式。LIGO天文臺(tái)將探測(cè)器連接到擴(kuò)音器，從而“聽(tīng)到”引力波的聲音。

引力波不僅能讓我們看到肉眼無(wú)法看到的宇宙空間在發(fā)生什么，還能讓人類(lèi)了解宇宙的過(guò)去，合理推斷出將來(lái)會(huì)發(fā)生什么。這看似很神奇，但想想《西游記》中如千里眼、順風(fēng)耳、嫦娥奔月等神奇的東西，現(xiàn)在不都實(shí)現(xiàn)了嗎？

從電影《星際穿越》談引力波

馮國(guó)龍：電影《星際穿越》中，主人公Cooper通過(guò)引力波穿越時(shí)間和空間給女兒Murph傳遞信息。正如有篇著名的影評(píng)所說(shuō)：“能夠穿越星際的，不止是引力波，還有愛(ài)。”在現(xiàn)實(shí)中，引力波真實(shí)存在嗎？科學(xué)家們從來(lái)就沒(méi)有放棄過(guò)尋找引力波的蹤跡。

引力波是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論中唯一沒(méi)有被直接證實(shí)的預(yù)言（存在間接證據(jù)）。通俗地講，引力波是宇宙中一種特殊的“時(shí)空漣漪”，因此也可以將其想象成在時(shí)空中的微小起伏。人們都知道萬(wàn)有引力無(wú)處不在，但是為何引力波卻難以探測(cè)呢？因?yàn)槿f(wàn)有引力太微弱，只有當(dāng)質(zhì)量達(dá)到如太陽(yáng)、地球、月亮這樣的數(shù)量級(jí)，人們才能感覺(jué)到其存在，而引力波相比之下則更加微弱。

媒體問(wèn)計(jì) 專(zhuān)家解惑

科技日?qǐng)?bào)：5年前，民科郭英森在節(jié)目中提到了“引力波”，遭到主持人和嘉賓的嘲笑，現(xiàn)在民科郭英森覺(jué)得主持人應(yīng)該給他道歉，很多科學(xué)家認(rèn)為他是個(gè)空想家，是一個(gè)偽科學(xué)家。請(qǐng)問(wèn)，溫教授，您對(duì)民科這些人是怎么看的？

溫廷敦：我覺(jué)得民科要推翻哪個(gè)理論，建立新的理論體系，首先得把這個(gè)理論吃透了，包括基本概念、緣由、背景、基本原理，等等?，F(xiàn)在我所碰到的民科對(duì)現(xiàn)有的人類(lèi)文明的自然科學(xué)知識(shí)和常識(shí)還沒(méi)有掌握全，就想推翻舊的，建立一套新的理論體系，這種現(xiàn)象不值得引導(dǎo)，要引導(dǎo)其歸位。不要超越自己的能力，超越人類(lèi)現(xiàn)有的社會(huì)，去開(kāi)辟另一個(gè)宇宙。

中國(guó)科學(xué)報(bào)：我國(guó)關(guān)于引力波的研究工作做得怎么樣？

賈鵬：目前，我國(guó)主要有三個(gè)大型引力波探測(cè)項(xiàng)目，一個(gè)是由中科院胡文瑞院士和吳岳良院士作為首席科學(xué)家的“太極計(jì)劃”，另外一個(gè)是由中山大學(xué)羅俊院士領(lǐng)銜的“天琴計(jì)劃”，相比較太極，它將位于地球之上的10萬(wàn)千米軌道處，三個(gè)衛(wèi)星的間距也是大約在10萬(wàn)千米之上。第三個(gè)是由中科院高能物理研究所主導(dǎo)的“阿里實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”，阿里實(shí)驗(yàn)計(jì)劃在我國(guó)西藏的阿里地區(qū)放置一個(gè)小型但具有大視場(chǎng)的射電望遠(yuǎn)鏡，從地面上聆聽(tīng)原初引力波的音符。

山西晚報(bào)：引力波對(duì)老百姓來(lái)說(shuō)應(yīng)不應(yīng)該了解？

薛海斌：其實(shí)引力波離我們的生活并不遙遠(yuǎn)，引力波是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證最關(guān)鍵的一環(huán)，如果愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論被完整驗(yàn)證的話，我相信我們的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位會(huì)更精確，對(duì)我們發(fā)生自然災(zāi)害的救援工作也非常有幫助。如果你在深山老林中迷路，現(xiàn)在可能會(huì)花一夜才能找到，但如果手機(jī)定位很精確的話，一下子就能找到。

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