聽波者胡一鳴，見證宇宙的漣漪

北京時(shí)間2016年2月11日23：40左右，激光干涉引力波天文臺（LIGO）負(fù)責(zé)人、加州理工學(xué)院教授David Reitze宣布，LIGO發(fā)現(xiàn)了引力波。

在這場偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)中，一個叫胡一鳴的中國年輕人，一起參與了引力波的研究，并在第一時(shí)間，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z風(fēng)、斐然的文采，向中國的讀者解釋了這個深奧的科學(xué)現(xiàn)象，讓我們在面對浩瀚宇宙之時(shí)，仿佛真的聽到了來自時(shí)空的漣漪。

喜歡“看天”的孩子

胡一鳴出生于上海崇明區(qū)。他上小學(xué)的時(shí)候，正上初中的姐姐指著地理課本上的插圖對他說：“看，這是銀河系，你聽說過嗎？”對絢麗星河充滿好奇的胡一鳴纏著姐姐念完了這一章節(jié)的內(nèi)容，從此就愛上了天文學(xué)。

初中時(shí)，胡一鳴央求父母給他買架天文望遠(yuǎn)鏡，可600多元的價(jià)格對于一個母親下崗，父親只是普通工人的家庭來說，實(shí)在不是小數(shù)字。父親胡永祥咬咬牙：“這錢就當(dāng)是為孩子補(bǔ)課花掉的。”這架天文望遠(yuǎn)鏡開啟了胡一鳴的觀星之夢，至今還保存在他的房間。

在無數(shù)個晴朗的夜晚，胡一鳴會在村子里的小橋上架好望遠(yuǎn)鏡，運(yùn)用自學(xué)的天文知識觀測星空。時(shí)間長了，村里人都知道有這么一個喜歡“看天”的孩子。鄰居看到了，就逗他：“你一直看天，那幫我看看明天會不會下雨?！薄斑@個我可不會，我只會看星座，天上的星座我都認(rèn)識?！焙棋挠钪娲蜷_了胡一鳴的人生，他說：“相對于這漫天星空，人類無論從質(zhì)量、密度、尺度、溫度，還是壽命來看，都渺小得無以復(fù)加。我們?nèi)粘Ｉ钪兴鶡缿n愁或喜極而泣的各種大事，在宇宙看來都不值一提?！?/p>

到高中時(shí)，胡一鳴已經(jīng)是個天文學(xué)的小專家了，他參加了學(xué)校的天文社團(tuán)。高中地理課上，老師提問關(guān)于宇宙、天體的內(nèi)容時(shí)，胡一鳴一口專業(yè)的天文術(shù)語就把地理老師震住了。

高三時(shí)的班主任還記得，有一天胡一鳴突然向他請假，說要代表國家隊(duì)去印度參加第十屆國際天文奧林匹克競賽，上海只有他一人，而且要去兩三周。班主任有點(diǎn)擔(dān)心，馬上就要高考了，怕他因此耽誤學(xué)業(yè)。結(jié)果胡一鳴不僅代表中國隊(duì)取得了第三名的好成績，回學(xué)校后，他的學(xué)科成績也沒有因此下滑，而且他當(dāng)時(shí)還在繼續(xù)堅(jiān)持參加天文社團(tuán)的活動。

胡一鳴第一次引起學(xué)校轟動，是在高考填志愿時(shí)，他任性地只填了一所學(xué)校一個專業(yè)：南京大學(xué)天文系。在此之前，他已經(jīng)獲得了上海交通大學(xué)的預(yù)錄取資格，可因?yàn)榻淮鬀]有他鐘愛的專業(yè)，所以選擇了放棄。

當(dāng)年南京大學(xué)天文系的錄取分?jǐn)?shù)極高，而且在上海只錄取一人。胡一鳴的父母希望兒子可以多補(bǔ)填幾個志愿，但胡一鳴怎么都不愿意，他坦言如果考上別的大學(xué)，他也不愿意讀；如果考不上，就復(fù)讀再繼續(xù)報(bào)考南大天文系專業(yè)。高考成績出來后，一個同學(xué)比他的成績稍微高了幾分，被南京大學(xué)天文系錄取。不過，他這份堅(jiān)定報(bào)考的決心和對天文學(xué)的熱愛感動了南京大學(xué)，同時(shí)他的比賽獲獎經(jīng)歷也為他帶來了一次機(jī)會，他就這樣被南京大學(xué)天文系破格錄取。

加入LIGO科學(xué)合作組織

進(jìn)入大學(xué)后，胡一鳴如饑似渴地吸取著專業(yè)知識。除了泡圖書館，跟著老師泡實(shí)驗(yàn)室，他還將南大天文愛好者協(xié)會的社團(tuán)玩得風(fēng)生水起。他很快成為南大天文愛好者協(xié)會會長，和伙伴們組織了很多精彩的活動，例如野外觀星、星空攝影競賽等等，他希望把自己對天文的熱情與朋友們分享。

本科時(shí)，胡一鳴曾經(jīng)猶豫過未來的科研方向。有一次，他跟著老師參加一次天文學(xué)的國際研討會，在專家們的討論中，他第一次接觸了引力波的概念。當(dāng)時(shí)做報(bào)告的是西澳大學(xué)的溫琳清教授，她通俗易懂的報(bào)告展現(xiàn)了一幅動人的前景：十億年以前，宇宙深處，兩個巨大的黑洞在經(jīng)歷了漫長地繞轉(zhuǎn)以后，通過引力波輻射能量，越轉(zhuǎn)越近。長年累月的公轉(zhuǎn)，已經(jīng)讓它們不堪重負(fù)，能量的損耗也在日漸加快。最后，它們終于放棄了抵抗，猛地撞到了一起。這兩個黑洞消亡了，一個更巨大的新黑洞，誕生了，伴隨著時(shí)空中被攪動的滔天巨浪，那是它這一生也許是唯一一次的啼哭。這個新生兒的第一聲哭喊，以光的速度飛速向外傳播……經(jīng)過十億年的漫長旅行，一小部分引力波信號終于抵達(dá)了地球，而人類現(xiàn)在已經(jīng)研究出了數(shù)學(xué)和物理，搗鼓出了相對論和激光，還用激光編制出一張捕捉引力波的網(wǎng)……

溫教授的話讓胡一鳴振奮不已，這個領(lǐng)域就是一個大寶礦。引力波探測有很長的過程，雖然科學(xué)家經(jīng)歷了幾十年的探索，依然沒有搜索到任何引力波信號，但胡一鳴查閱資料了解到，在經(jīng)過了五年左右的硬件升級以后，新升級的LIGO探測器靈敏度將大大提升。所以胡一鳴很確信在經(jīng)過不長的時(shí)間以后就可以探測到引力波，為人類打開一扇全新的認(rèn)識宇宙的窗口。

從此，胡一鳴就堅(jiān)定了研究引力波這條道路，他以優(yōu)異的成績進(jìn)入英國格拉斯哥大學(xué)讀博士，研究的就是引力波的數(shù)據(jù)處理。畢業(yè)后胡一鳴選擇加入德國馬克斯·普朗克引力物理研究所，因?yàn)樗褪荓IGO組織成員單位，胡一鳴可以直接參與引力波的探測。

LIGO科學(xué)合作組織是由參與建造、維護(hù)儀器、分析數(shù)據(jù)的一千多名科學(xué)家共同組成的科研團(tuán)隊(duì)，從材料、鍍膜、隔震、激光、真空，到超級計(jì)算機(jī)、數(shù)值相對論、快速信號處理、數(shù)據(jù)分析、快速空間定位、參數(shù)估計(jì)，每一個步驟，每一個細(xì)節(jié)，都凝結(jié)著研究人員數(shù)十年的積累和心血，看著簡單的幾個數(shù)字，每一步背后都是厚厚的幾十本博士論文。對于他們來說，學(xué)術(shù)生涯很長一段時(shí)間都屬于一種沒有數(shù)據(jù)的探索階段。但胡一鳴坐得住冷板凳，每天在辦公室里寫寫畫畫，記錄分析數(shù)據(jù)，和全球的科學(xué)家電話溝通交流，他相信心誠則靈，總有一天，會聽到來自時(shí)空的漣漪。

3分鐘發(fā)現(xiàn)信號

2015年9月14日，引力波信號到達(dá)地球后3分鐘，就被程序發(fā)現(xiàn)，胡一鳴收到了一封有關(guān)引力波的內(nèi)部郵件Event G184098，他的第一反應(yīng)有些冷淡，因?yàn)長IGO會人為注入模擬信號，但事先只有三個人秘密地知道這些信息，也就是所謂的“盲注”。盲注的目的是看在不知道“信號”存在的前提下，LIGO的軟件和工作人員是否能把信號找出來。四年前這樣的事故就出現(xiàn)過，大家瘋狂地忙碌了幾個月以后把論文都準(zhǔn)備好了，那三個人才肯宣布，那是一次盲注事件。所以，這一次有些像狼來了的故事。

直到半小時(shí)后開電話會議時(shí)，有人提到當(dāng)時(shí)把人造信號注入到儀器中的設(shè)備發(fā)生了故障正在檢修，所以這不可能是一次盲注事件。聽到這個消息，胡一鳴當(dāng)時(shí)就愣住了，這說明，這的的確確是一次真實(shí)的信號！

盡管如此，胡一鳴恪守內(nèi)部規(guī)則，在沒有萬分的把握之前，嚴(yán)禁任何成員向任何組織外的個人透露消息。LIGO科學(xué)合作組織非常的嚴(yán)謹(jǐn)，只有當(dāng)你握有強(qiáng)有力的證據(jù)，你才可以做出超出常人想象的論斷。胡一鳴說：“對于大眾讀者而言，這不過是屏幕或者報(bào)紙上的幾個簡單數(shù)字，但是我們所發(fā)表的論文中的每一句話，每一個數(shù)字，背后都是漫天飛舞的電子郵件的討論和反復(fù)的計(jì)算和確認(rèn)，浸滿了科學(xué)家的汗水?？梢哉f是兩句三年得，一吟雙淚流?！?/p>

3分鐘就發(fā)現(xiàn)信號，卻用了半年來論證。這次引力波信號的發(fā)現(xiàn)是長達(dá)一個世紀(jì)物理學(xué)家夢幻的達(dá)成，是上千科學(xué)家數(shù)十年辛勤付出的回報(bào)。胡一鳴作為“聽波者”一員，他很慶幸見證這一偉大的歷史性突破，更重要的是親身參與了這樣的歷史進(jìn)程。

雖然胡一鳴現(xiàn)在還在德國，但通過網(wǎng)絡(luò)，他在國內(nèi)的一些科技網(wǎng)站和報(bào)刊上，用文采飛揚(yáng)的筆墨對引力波做了很多科普，并告訴中國讀者：發(fā)現(xiàn)引力波意味著一個終點(diǎn)，但同時(shí)，它更是一個起點(diǎn)。這不是一個尾聲，僅僅是個開端。事實(shí)上，引力波的種類有很多，LIGO的科學(xué)目的除了探測來自致密雙星并合的信號外，也會搜索來自銀河系內(nèi)的中子星的連續(xù)信號。這個搜索由于需要大量計(jì)算資源，哪怕用上LIGO自己的超級計(jì)算機(jī)也不夠，所以常年征求志愿者貢獻(xiàn)CPU時(shí)間，只需要登錄http：//www.einsteinathome.org/，你就可以下載Einstein@Home的程序，用你電腦閑暇時(shí)間的空余CPU，處理來自LIGO的數(shù)據(jù)，搜索時(shí)空的漣漪。哪怕你不是物理學(xué)家，一樣可以為搜索引力波做貢獻(xiàn)！

編輯 鐘健