大四广州仔助力捕获引力波 曾是天河区高考英语状元
曾是天河区高考英语状元 大二加入美国引力波团队 被赞“双商皆高”
2016年2月11日，美国国家自然科学基金会携加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO科学合作组织的专家向全世界宣布，美国的LIGO（激光干涉引力波观测站）首次直接探测到了引力波，消息轰动了世界。而在发现引力波团队中，有一位目前仍在读大四的“广州仔”——就读于美国卡尔顿文理学院的罗家伦作为团队成员之一，参加了这场受到全球瞩目的新闻发布会。在发布会上，他与团队负责人Nelson Christensen教授一起接受了媒体采访。
罗家伦2012年毕业于广州天河中学，是当年天河区高考英语状元。昨日，他的恩师谈婳告诉记者，罗家伦之所以能加入LIGO团队，并做出贡献，在于他智商、情商“双高”，更重要的是，从中学时代开始，罗家伦就总比别人“多想一步”。
文/记者刘晓星
图由学校提供（除署名外）
昨日上午，罗家伦在美国的实验室里，通过视频接受了媒体的采访。他介绍，前前后后有上千人参加了探测引力波的工作，而他所处的团队有50余人，主要负责探测器测量的数据处理。
“有人说检测引力波就像我在上海扔了一块石头，你在美国检测这块石头造成的波动。”罗家伦如此形容探测工作的艰巨性。仪器探测到了成千上万的数据，罗家伦所在的小组需要运行程序来分析探测的引力波候选信号中，哪些是真正的引力波。通过统计分析，寻找统计显著的数据，最终找到信度高达99.99995%的《物理学评论通讯》介绍的那个引力波。
大二加入引力波团队
谈及加入发现引力波团队的过程，罗家伦谦虚地表示自己很幸运。“我在2013年大二暑假开始跟随研究团队开始寻找‘引力波’的历程。作为一个本科生，我做的工作还是比较简单和基础的。最有成就感的是，其间我和一名博士生师兄一起推导某一个天文事件数值近似的一个公式，并最终发表了。这个公式是引力波的其中一种形式，尽管这次探测到的并不是这种形式，但我们推导出的公式等于多了一个可以验证引力波信号的方式。”罗家伦说。
而在他中学时期的物理老师谈婳看来，罗家伦取得今天的成绩，靠的绝不仅仅是幸运。“他是一个非常坚持的人，探测引力波其实是一项很艰苦的工作，中途也有人退出转向其他曾被认为是更有前途的项目。他曾经告诉过我，为了这个项目，熬夜到凌晨两三点是常有的事。”谈婳说。
在LIGO升级之前，罗家伦所在的团队已经尝试寻找第五次和第六次数据中的引力波；设备升级后，他们将重点放在寻找引力波的光谱对应物，力图提升引力波的信度，并最终找到了引力波，证实了爱因斯坦100年前的预言。“找引力波的过程持续了几十年，我认为做这件事是需要信仰的。如果你是坚定地相信相对论，相信引力波的存在，那么能否探测到只是时间问题。”罗家伦说。
在谈及引力波发现的过程时，罗家伦表示，美国各地都有大学参与这个项目，规模非常大，分成不同的团队，这也是他们最终能发现引力波的原因之一。他发现，国外的同学想法都非常大胆。“他们非常敢想，会先提出一个大胆的设想，再去论证是否存在这样的可能性。相比之下，在中国接受基础教育的我优势在于比较耐心，这在做数据分析的过程中也是很重要的。”
毛遂自荐被赞“双商皆高”
在接受采访的过程中，罗家伦一直保持着微笑，对记者也是有求必应，还热心地举着手机，边走边通过镜头向记者介绍自己所处的实验室环境以及共事的小伙伴们。当他告诉小伙伴们“我正在接受国内一些媒体的采访”时，大家纷纷面向镜头挥手问好，可见平日里人缘不错。
谈婳一说起自己的爱徒，脸上便满是骄傲。“他是真正的学霸，每次考试成绩都是数一数二的。这个孩子最大的特点是想问题总比别人多一步。例如在物理课中，我讲到质量相等的物质相互作用产生的效果时，他就会思考质量不相等的物质相互作用会产生怎样的效果。”谈婳透露，罗家伦在高中阶段就已经对广义相对论非常感兴趣，买了很多关于这方面的书籍。因为在物理上的天分突出，老师也给了他很大的空间。“对于这些优秀的学生，我们是比较开放的。既然老师讲的他们都懂，那么便允许他们在课堂上自主进行更深入的学习，老师布置的作业也可以不做。”谈婳说。
高三期间，罗家伦决定出国。于是他便带了英文版的物理书回学校，老师在讲台上讲高考的内容，他在下面读英文版的物理书。更让谈婳赞赏的，是罗家伦的阳光乐观。“他性格非常好，课堂上很愿意配合老师。高三期间他有一两个月为了准备出国考试，没有回学校上课，我明显感觉课堂变得沉闷了。只要有他在，他就会特别积极地回应老师的问题，帮助其他同学思考，总之只要他在，我就感觉上课特别舒服。”谈婳说。
罗家伦从高一开始加入学校的机器人社团，在指导老师顾志居看来，罗家伦是一个很主动，很善于把握机会的人。“当初是他毛遂自荐当社长的，我认为这次能够加入引力波团队，并且能最终作为论文作者之一参加新闻发布会，也是他这种积极主动的性格使然。”顾志居说。
家有小小实验室
事实上，罗家伦的科学素养是从小培养的。他的妈妈李粤海介绍，对于孩子的兴趣，家长采取的是“无限支持”的态度。“我的父亲是隧道专家，我本人对天文也很感兴趣，因此从小就给他讲各种天文地理方面的知识，晚上还会带他去看星星、看月亮，边看边讲。家伦对天文很感兴趣，很多年前，他想买一本天文方面的书籍，价格180元。当时我们的经济并不宽裕，但还是二话不说就给他买了。”李粤海说。
在家里，父母专门为儿子开辟了一个一平方米的实验室，买了试管和瓶子，让他做自己感兴趣的各种小实验。至于儿子的好性格，李粤海认为得益于开明的家教育。“学习固然重要，但更重要的是良好的品质和习惯。在学习上，哪怕他只考了80分，但只要他尽了全部努力，我们就觉得很好。”李粤海和丈夫在孩子很小的时候，就给予了孩子充分的信任，很多事情都让他自己做决定。“包括出国留学，也是他自己的选择，我们就是在财力上支持。开明的教育是我们做得最正确的一件事。”
有意思的是，李粤海在育儿方面也堪称“学霸”，看了非常多育儿书籍，选择“开明教育”，就是她阅读国外育儿书籍后的心得。在罗家伦上初一的时候，曾经有一段时间沉迷于电脑游戏，李粤海便读了很多如何帮助孩子戒除网瘾的书。“我按照书上的方法教育引导他，但最终还是得靠他自觉。到了初二的时候，罗家伦突然就‘开了窍’，开始发奋苦读，之后我们基本就没怎么操心过他的学习了。”李粤海说。
有生之年能发现
是一件“浪漫的事”
记者：你是如何加入发现引力波这个团队的？
罗家伦：在美国，本科生参与科研是十分常见的。教授的准则是，只要你感兴趣并且愿意学习，都可以参加。我的导师负责数据分析团队的一个分支，而我对这方面又十分感兴趣，就有幸参与其中了。对于整个实验来讲，最难突破的应该是提升仪器的灵敏度以达到能够探测出引力波的程度，以及用有限的计算机来分析庞大的数据。在我看来， 能够在有生之年发现引力波，这本身就是一件非常浪漫的事。
记者：理工男理工女的生活会不会很枯燥？
罗家伦：其实并没有你们想象的枯燥。我学了多年的钢琴，现在闲暇时间也还会坚持练琴。下学期我准备和一个大三的同学在学校开一场音乐会。没事儿的时候我也会打打游戏。
记者：你即将本科毕业了，对于未来有什么打算，未来可能会回国从事研究么？
罗家伦：我会留下来继续攻读硕士，具体专业方向还没有定，但会继续做科研的。学成后，有好的机会我会选择回国发展的，毕竟好吃的东西都在国内哈哈，在美国这边吃饭对于我来说还是一个大问题。
如同失聪之人获得听觉
引力波为人类获得感知世界新能力 证实爱因斯坦百年预言
科学界有一个形象比喻：人类探测到引力波，如同一个失聪的人突然获得听觉，从此获得感知世界的新能力。
什么是引力波？引力波的发现历程如何？发现引力波后将给人类生活带来什么变化？本报记者专访马克斯·普朗克引力物理研究所、探测引力波参与者、LIGO成员胡一鸣，讲述引力波的另一面。
你知道吗？目前，我国主要有两大引力波探测项目：中科院高能所主导的“阿里实验计划”和中山大学领衔的“天琴计划”。一个是在地面上聆听引力波的音符，一个是到太空去捕捉引力波的声响。
文/广州日报记者李华
图片/来源于网络
广州日报：你是如何走上引力波的研究道路的？
胡一鸣：当我还在本科时曾经犹豫过未来的科研方向，正好我在参加的一次会议中，第一次接触了引力波这样的一个概念。我依然记得当时作报告的是西澳大学的温琳清教授，她通俗易懂的报告展现了一幅动人的前景。她的话当时让我振奋不已，这个领域就是一个大宝矿，经过短短数年的等待就可以完成升级，而升级之后必定离探测就不远了。第一个探测由于其重要的物理意义（证实广义相对论的最后一个主要预言），一定是诺贝尔奖级别的；但是之后的观测，完全就是为人类打开一扇新的观测宇宙的窗口，必定会伴随着更多的惊喜。从此，我就坚定了研究引力波这条道路，并有幸见证、参与到第一次直接探测引力波这一历史性的事件中。
这的确是一次真实的信号
广州日报：2015年9月14日，你收到了一封有关引力波的内部邮件Event G184098，其主要内容讲述了什么？
胡一鸣：我们组织内部有很多研究小组，每个人订阅的邮件列表各不相同。仪器在运行时，自动化的快速数据处理软件就会实时分析，一旦看到可能是信号的数据时就会群发邮件通知。由于时时刻刻可能会有噪声干扰，所以LIGO采用上千个监测频道监测环境物理量，并且自动化地监测，只有确认没有噪音时才会发送信息。但是一开始软件错把这一信号当成噪声给排除掉了，在半小时后才有人意识到这可能是一个信号。
广州日报：你收到这封邮件看完后，有什么感想？
胡一鸣：我的第一反应其实有些冷淡，因为LIGO会人为注入模拟信号，但事先只有三个人秘密地知道这些信息，也就是所谓的“盲注”。盲注的目的是看在不知道“信号”存在的前提下，LIGO的软件和工作人员是否能把信号找出来。4年前这样的事故就出现过，大家疯狂地忙碌了几个月以后把论文都准备好了，那三个人才肯宣布，那是一次盲注事件。所以，这一次有些像狼来了的故事。直到后来开电话会议时有人提到，当时把人造信号注入到仪器中的设备发生了故障正在检修，所以这不可能是一次盲注事件，听到那个消息时我当时就愣住了，这说明，这的的确确是一次真实的信号！
引力波是时空的涟漪
广州日报：你是如何加入LIGO科学合作组织的？
胡一鸣：LIGO的建立需要各方面的努力，激光、真空，到超级计算机、数值相对论、快速信号处理、数据分析等，每一个步骤，每一个细节，都凝结着研究人员数十年的积累和心血。当我开始攻读博士学位的时候，我明确要参与到引力波的研究中，便加入了LIGO科学合作组织。
广州日报：请用通俗的语言介绍一下什么是引力波？
胡一鸣：引力波，简单来说就是时空的涟漪。引力波与一般的电磁波不一样，它会直接改变时空的结构，当然，在地球上测量时，仅仅是非常非常微小的改变，以至于对于有着4km长的干涉臂的LIGO而言，典型的引力波应变大约在质子直径的万分之一。这个应变说的就是，在4km长度的基础上，由于引力波经过而改变的量，在一个方向上长度增加时，另外一个方向长度减小。
广州日报：请介绍一下，人类在研究、探测引力波的历程中，有哪几个重要的节点？
胡一鸣：1916年，当爱因斯坦第一次预测了引力波的存在时，直接就判断说引力波不可观测。直到20世纪50年代末，费曼使用一个叫做“粘珠实验”的假想实验，说服大家，引力波是真实存在的。从此，自20世纪60年代起，约瑟夫·韦伯开始尝试着探测引力波。当时的探测显然是失败了，因为以现在的眼光看，仪器的灵敏度还是太差了。上世纪90年代开工建设的LIGO在本世纪初正式开始运行，并于2011年开始升级，直至去年升级到了aLIGO。地面引力波探测由此翻开了新的篇章。然而，用别的手段，也可能可以探测到引力波，空间探测项目，如欧洲的eLISA，以及中山大学的“天琴计划”都是测量较低频率的引力波。通过对脉冲星计时信号的观测，也可以使用所谓的脉冲星计时阵列探测极低频的引力波，主要来自星系中心的双超大质量黑洞并合。通过观测微波背景辐射的极化模式，还可以探测宇宙暴涨产生的原初引力波。
广州日报：引力波探测难的原因是什么？请介绍一下LIGO是如何探测到引力波的？
胡一鸣：以这一次探测到的GW150914为例，其本身蕴含的能量是惊人的，在不到一秒的时间里有大约3倍太阳质量（大约600万亿亿亿千克）转换成了引力波能量辐射出去。即便它发生在10多亿光年之外，它仍将在一瞬间比满月更耀眼。然而，引力波和物质很少相互作用。反观电磁波则不然，窗外直射的阳光再毒，把窗帘一拉，温度立马会降低，这是因为阳光是电磁波，在传播的路程上碰到了像窗帘一样的物质，就会发生相互作用，被吸收。然而引力波几乎不与物质相互作用，也就意味着，再厚的墙壁，也挡不住它的脚步。来自这一次事件的引力波信号，在经过地球以后只损失了10的负17次方焦耳，只相当于一个X射线光子的能量。
这是爱因斯坦的伟大胜利
广州日报：此次，LIGO首次探测到引力波将会带来哪些重要意义？可以预计未来将如何改变人类的生活？
胡一鸣：这一次的探测，是一次基础物理的伟大突破。首先它确凿无疑地证明了引力波的存在，验证了相对论的最后一个预言。其次，它也第一次用不容置疑的证据证明了黑洞的存在。两个黑洞在并合前——也就是引力波的频率差不多达到150赫兹时——相距仅仅几百公里。在这么大的质量下靠这么近还能不发生并合的，只有黑洞了。这一观测，是爱因斯坦的伟大胜利。
然而，如果要问及它的现实意义，恐怕很少有人能回答得上来。但实际上，我们手机里使用的卫星导航，如果缺了广义相对论的修正，根本就无法正常使用。有故事说，一位收税官在观看了法拉第的电动机工作表演后，很轻蔑地问道：“这样的东西会有什么用呢？”法拉第告诉那位收税官：“先生，我想在将来的某一天，你一定会向它收税的。”在LIGO的建造中，涉及无数科研前沿的问题等待突破，而这些技术上的创新与突破，纷纷都衍生出草创公司，也许未来某一天，我们也将从中受益。要知道，创造互联网的，并不是某个商业公司，而是为了探索高能物理的欧核中心。
广州日报：屏幕另一端的人们怎样通过电脑为引力波的搜索做贡献？
胡一鸣：这次引力波信号的发现意味着数以千计的物理学家魂牵梦萦终得圆梦。然而，这不是一个尾声，仅仅是个开端。事实上，探测双黑洞并合只是LIGO的一个科学目标，其他可能被LIGO探测到的源包括来自银河系内部的中子星所释放的连续性引力波等。而这个搜索由于需大量计算资源，哪怕用上LIGO自己的超级计算机也不够，所以常年征求志愿者贡献CPU时间，只需要登录http://www.einsteinathome.org/，你就可以下载Einstein@Home的程序，用你电脑闲暇时间的空余CPU，处理来自LIGO的数据，搜索时空的涟漪。
中山大学或是引力波研究国际重镇
“天琴计划”约需二十年 山洞超静实验室和激光测距地面台站建设已启动
广州日报讯 （记者徐静）记者昨日从中山大学获悉，该校的引力波探测工程“天琴计划”去年已开始启动。据介绍，该计划的山洞超静实验室和激光测距地面台站基础设施建设已经启动。
去年7月23日，中国的引力波探测工程“天琴计划”开始启动。牵头这一计划的中山大学发布招聘启事，面向全球招募千人（专家学者）、千人（青年人才）、教授（含长江学者特聘教授）、副教授、讲师、研究员和博士后。“天琴计划”以引力波研究为中心，该计划开展空间引力波探测计划任务的预先研究，制定中国空间引力波探测计划的实施方案和路线图，并开展关键技术研究。
“天琴计划”需要一百人左右的教师团体，四五百人左右的研究、工程技术人员以及博士后。
根据此前的设想，“天琴计划”主要分四阶段实施：第一阶段完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺仪等天琴计划地面辅助设施；第二阶段完成无拖曳控制、星载激光干涉仪等关键技术验证，以及空间等效原理实验检验；第三阶段完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证，以及全球重力场测量；第四阶段完成所有空间引力波探测所需的关键技术，发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测。据介绍，完成全部四个子计划，大约需要20年的时间，投资大约150亿元。
记者获悉，中山大学珠海校区将建设“天琴计划”所需的地面研究基础设施，并以此为基地开展面向国家重大需求和科学基础前沿的国家大科学工程项目。其中山洞超静实验室和激光测距地面台站基础设施建设已经启动，部分关键技术研究也已经有具体进展。
“天琴计划”的推动将使中山大学成为国际上引力波探测与空间精密测量领域的学术研究重镇之一，并成为推动后续一系列空间精密测量物理实验的研究基地。
中山大学天文与空间科学研究院院长李淼介绍，中国目前在进行的引力波研究，主要还是胡文瑞等科学家将要参加的ELISA项目，而中国本土的“天琴计划”还在进展中，目前还在申请政府立项，还不能确立未来的发展方向。
在李淼看来，美国LIGO发现引力波，开启了物理学的引力波时代，引力波将从此由理论上的存在变成事实上的存在。这个发现仅仅是人类探测引力波的开端，因为这个发现仅仅限于可能辐射引力波很多种源中的一种，即合并的双黑洞系统，且处于银河系外。这个发现将极大促进其他引力波探测实验的发展。天文学在21世纪将进入引力波天文学时代。
