12月18日,墨子沙龙年度重头戏“引力波大会”如约与观众见面,美国物理学家、本年度诺贝尔物理学奖得主Rainer Weiss、Kip Thorne和Barry Barish齐聚中国科学技术大学上海研究院,与现场观众和线上网友分享引力波发现背后的故事,报告会由中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟主持。大会现场座无虚席,更是有很多观众慕名而来,站着听完全程。科大讯飞为此次活动提供了实时直播字幕。
作者 | 林梅
首先登台与大家见面的是Rainer Weiss教授。作为开场报告,Rainer Weiss首先介绍了引力波的基本概念。与牛顿力学不同,爱因斯坦理论里的引力波来自于有质量的加速物体,并以光速传播。引力波有一种特殊的形式,在两个不同方向上,可能一个膨胀,另一个压缩。人们曾利用这种特性,进行过探测引力波的各种尝试。在众多方案中,LIGO探测引力波的基本原理是利用两个方向上传播的激光,由于空间的膨胀和压缩,会产生干涉图样的相应变化。但是,对于引力波探测来说,要求的精度至少要达到10的-21次方米,这就需要研究人员开发各种技术提高精度、压制噪声,引力波探测因此而成为了极大的挑战。
►Rainer Weiss
针对LIGO的原理实施和设备改进,第二位上场的嘉宾Barry Barish给出了专业的展示。早在2001年,LIGO就开始进行引力波的探测,但是灵敏度达不到要求,研究人员开始了长达十几年的改进和提升工作,最终成功探测到了两个黑洞合并产生的引力波。得益于广泛的估计合作,相关的重大科学研究陆续展开,引力波探测的精度有望进一步提高,方位的探测也会更加准确,其他一些重要的物理信息的获取将变得更加可行。
►Barry Barish
最后一位上场的是Kip Thorne教授,作为《星际穿越》的科学顾问,他用最擅长的讲故事方式,带着大家回到童年,通过追忆自己学习和研究的经历,阐述了自己如何走上了引力波研究的道路。另一方面,Thorne教授带领大家展望了LIGO的未来,未来的引力波探测,必须充分考虑量子效应,必须能进一步描述黑洞撞击产生的场,还要能探测到中子星、超新星等各种不同原因产生的引力波,甚至宇宙早期的引力波,这将为我们的物理理论研究提供重要的信息。
►Kip Thorne
在接下来的提问环节中,三位教授与现场观众紧密互动,就中国的大科学装置、LIGO实验方法的选择、工作中克服困难的方法、以及其它一些具体的科学问题,回答了现场观众的提问。最后,当三位教授被问到“LIGO项目需要花很长的时间,过程也非常艰难。是否考虑过放弃”,教授们简单和坚定地回答:“No.”
►现场提问
整场报告会,三位诺奖得主用生动而科学的描述以及对科学研究的执着和热爱感染着现场的每一个人,在场的观众们纷纷为宇宙的神秘伟大和科学家的人格魅力着迷不已,不仅踊跃发言,更是在活动结束后久久不愿离去。三位教授向工作人员表示,他们此行来到中国,深切的感受到人们对科学的热情,这是他们在美国也未曾感受到的,尤其是青少年们,他们的提问显示了他们对科学的极大兴趣和良好素质。三位教授对中国未来的科学发展充满了信心。另外,三位教授也对中国科学技术大学明年即将到来的六十周年校庆表示了祝福!
背景介绍:北京时间10月3号17点50分,瑞典当地时间11点50分,瑞典诺贝尔委员会宣布将2017年度的诺贝尔物理学奖,授予美国物理学家Rainer Weiss、Kip Thorne和Barry Barish,以表彰他们为引力波探测所作出的贡献。
Rainer Weiss教授发明的激光发射引力波探测器,分析了探测器的主要噪声来源,并领导科学研究,最终使得LIGO达到了足够的灵敏度。Kip Thorne奠定了引力波的理论基础,加快了引力波波形计算以及数据分析的方向,并对仪器科学作出了重要贡献,特别是提出了量子计量学理论的一系列基本概念。Barry Barish领导了初期运行,建立了科学合作,并且依赖大规模设备的大科学,最终使引力波探测成为可能。