研究者讲述引力波探测背后的故事:爱因斯坦会吓一跳

12.02.2016  20:53

通讯:“爱因斯坦会吓一跳”——研究者讲述引力波探测背后的故事

我们探测到了引力波。我们做到了。”当地时间11日清晨,当美国“激光干涉引力波天文台(LIGO)”执行主任、加州理工学院教授戴维·赖茨在华盛顿宣布这一消息时,挤在美国加州理工学院天文学与天体物理学中心参加同步 新闻 发布会的上百名科研人员沸腾了。

长久的欢呼、掌声和泪水……难怪科研人员这么激动,依照科学家的说法,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。

这一天,距爱因斯坦预测引力波存在已有百年。

我相信爱因斯坦看到今天的结果,一定也会吓一跳,”LIGO科学合作组织研究成员之一、加州理工学院物理学教授陈雁北当天接受新华社记者采访时说,“尽管他会因自己在广义相对论、量子力学、激光等多个领域的贡献感到欣慰,但百年来物理学已获得前所未有的发展。对于人类今天的成就,爱因斯坦一定无法想象。

2015年9月14日星期一,升级版LIGO探测器刚刚开始运行,来自意大利的博士后马尔科·德拉戈什便收到搜索引力波信号程序的提示,这个提示他几乎每天都会收到。然而,这次却有些不同。两个LIGO探测器均探测到3分钟前、在当地时间上午11时50分45秒抵达的一个强度指数高达24的信号,而通常这种信号强度只有10。

一个小时后,参与该项目的全球相关研究人员都收到了德拉戈什的问询电子邮件——是否有人注入了这一信号。

然而,这一貌似普通的邮件并未引起大多数科研人员的注意。此前一些类似“假消息”的出现,让多数研究者没把这封邮件当回事儿。一名不愿透露姓名的科学家有点不好意思地告诉记者,他每天都能收到好几百封与LIGO探测器有关的邮件,因此在接到这封邮件后,他直接就将其拖入了“垃圾箱”。

LIGO原型机实验室专家埃里克·金特罗对新华社记者回忆自己得知引力波可能被探测到的经历时说:“我们被告知不得声张,我甚至没有告诉家人,其实直到今天我们还没有好好庆祝,我只是在当时偷偷攥了下拳头,对自己说‘YES’。

除了时常出现的无价值信息以外,“盲注”也是让人不敢轻信此次引力波信号的原因。参与LIGO项目的澳大利亚墨尔本大学研究员孙翎告诉记者,在LIGO的正式运行中,有研究团队会做“盲注”操作,就是偷偷加入一些模拟的引力波信号,让其他研究者在不知有信号注入的情况下客观检验探测的准确性。

LIGO数据分析负责人之一、加州理工学院物理系教授艾伦·魏因施泰因告诉新华社记者,得到引力波可能出现的信号时,他们的心情通常是矛盾的,一面会想“诺贝尔奖来了?”又会想“恐怕又是盲注,还是睡会儿吧”。

魏因施泰因回忆起5年前自己与一些科研人员聚集在加利福尼亚州帕萨迪纳的酒吧内,讨论可能探测到引力波的情景。但最终证实,那只是一次盲注试验。

太多次“打击”,让魏因施泰因在去年9月14日深夜收到德拉戈什的邮件时,本能地感到难以置信。

在随后获悉没有研究人员进行盲注试验后,魏因施泰因检查了几千个数据信道,且仍不断自我质疑。

在接下来的日子里,疑似靠谱的引力波信号让LIGO科学合作组织的1000多名科研人员忙坏了,在全球分布的多个超级计算机开足马力,进行大量数据验证。

一些科学家开始忍不住了,美国亚利桑那州立大学的物理学家劳伦斯·克劳斯今年1月在社交网站推特上发布消息,称LIGO探测器发现了引力波,不少媒体也开始发布消息。甚至将来论文发表在哪本杂志上也引发热议。

与此同时,不少科学家颇有微词:数据验证完成前不该轻易发布消息,类似行为缺乏严谨的科学态度。但从另一个侧面可以看出,人们等这一天真的太久了。

2015年10月12日,另一个疑似揭示引力波的信号出现,它被编号为LVT151012。由于这一发现再次发生在周一,圈内人士将其称为“第二次周一事件”。不少人打趣说,看来引力波只发生在周一。不过,那只是个小小的信号,科学家认为尚不足以称其为引力波信号。

但这一信号并非不重要,陈雁北告诉记者,从统计学角度来说,引力波不可能是一个极其罕见的事件,尽管小信号LVT151012还属于疑似状态,但增加了先前信号的可信度。

最终,翻来覆去把大量数据分析了多遍之后,科研人员“说服”了自己,并向全世界宣布了研究结果。

爱因斯坦百年前预言引力波存在,但也曾认为,由于引力波太过微弱,它无法被探测到。孙翎对记者说:“我们证明了爱因斯坦的正确,另一方面他也说错了,我们真的探测到了。” 新华社记者郭爽