【合肥晚报】“引力波并不神秘，它无所不在”-中国科大新闻网

■中科大“国家创新人才计划青年项目”教授蔡一夫揭秘引力波
■科大参与探测138亿年前宇宙原初引力波
□本报记者蒋瑜香

○2月11日，在美国举行的新闻发布会上，显示屏展现出科学家们捕捉到的引力波信号图像。新华社发

○这是技术人员在关闭舱门抽制真空前检查光学部件。新华社发

○美国路易斯安那州利文斯顿市的激光干涉引力波天文台的资料照片。新华社发

随着美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）首次发现引力波，人类第一次能够“听”到宇宙的“声音”，证实了物理学界的百年猜想，在引起科学家们关注的同时，也引起了公众对于这项研究的兴趣。

什么是“引力波”？它的发现有何意义？我国的引力波探测情况如何？……对此，昨天记者专访了中科大物理学院天文系“国家创新人才计划青年项目”教授蔡一夫。他表示，当前科大正在参与原初引力波探测项目“阿里实验计划”，与LIGO项目不同，这一计划将探测138亿年前宇宙诞生之时的原初引力波，以揭开宇宙产生之谜。

■科普

　 “其实引力波无处不在”

美国科研人员2016年2月11日宣布，他们利用“激光干涉引力波天文台”于去年9月首次探测到引力波。

　什么是引力波？引力波是一种时空涟漪，如同石头被丢进水里产生的波纹。黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。

　 “其实，引力波并不神秘，它是无处不在的。可以说在日常生活中，有无数引力波在穿透我们的身体，但绝大多数引力波太过微弱，我们难以发现。”蔡一夫说，此次发现的引力波是两个黑洞于约13亿年前并合，两个巨大质量结合所传送出的扰动，并在宇宙中经过13亿年的传播后抵达地球，被地球上的精密仪器侦测到。

　蔡一夫说，早在1916年，爱因斯坦在广义相对论的基础上提出了引力波的存在，并预言强引力场事件可产生引力波，比如黑洞合并、脉冲星自转以及超新星爆发等。

　 “此次发现可以说是人类科研的一大进步，也证实了爱因斯坦100年前所做的预测。”蔡一夫说。

■意义

　 引力波如同一把“钥匙”，打开人类认知之门

蔡一夫说，现代物理学研究有两大基石，一是广义相对论，二是量子理论。

　 “这是物理学的两大‘规矩’，但到目前为止，这两大理论是独立发展。”蔡一夫说，但物理学家们相信，世界不应该是两个物理“规矩”，而是由一个物理“规矩”所决定。

　 “引力波的发现，就相当于一把重要的‘钥匙’，打开了这两个理论各自独立的大门，使其能够理论统一。”蔡一夫说，两种物理学理论的各自独立，限制了人类对世界、对宇宙的认知。

　 “用一个形象的说法，就像井底之蛙一样，视野所能看到的永远只是局部。”蔡一夫说，引力波的发现，打破了这种局限性，使得人类的认知水平得以提升到新的层次。

■未来

　 “引力波”催生的应用技术将运用于人类生活

科学家们表示，引力波发现的另一大重要意义是，引力波可以直接与宇宙大爆炸连接，打开了人类认识和了解宇宙的一个新窗口。那么这一发现，对普通老百姓，对我们的日常生活又有何影响？

　由于引力波是非常弱的一种信号，弱到连爱因斯坦本人都曾怀疑能否建造足够灵敏的探测器，探测引力波很长一段时间内被视为“不可能完成的任务”。为了捕捉到这一信号，从20世纪90年代起，大型激光干涉仪引力波探测器开始在全球范围内兴建，真正拉开了引力波探测黄金时代的序幕。

　 “人类为了发现引力波，不断提升探测器的精密程度。在这过程中，催生了一系列相应的应用科学发展。”蔡一夫说，比如，随着激光干涉仪技术的进步，促进了工程学、精密测量、仪器测量等方面的发展。

　 “虽然现在还很难说这些技术会对人类的日常生活产生哪些具体影响，但相信这些科学技术，终将会运用在人们的日常生活当中，推动人类社会的发展。就如同当年量子理论提出时，没有人想到日后会运用在通讯方面一样。”蔡一夫说。

■科大与引力波

　 科大正在参与引力波探测项目

从爱因斯坦的预言，到LIGO获得直接观测证据，足足跨越了百年。在这一过程中，中国科学家也在不断寻觅、追求。

　蔡一夫说，目前，我国主要有两个大型引力波探测项目，一个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”，一个是由中山大学领衔的“天琴计划”。阿里实验计划是在地面上聆听引力波的音符，天琴计划则是到太空去捕捉引力波的声响。

　 “其中，中科大参与了‘阿里实验计划’。” 蔡一夫说，中科大作为最早参与“阿里实验计划”的高校，为该项目的选址、科研仪器研发等提供技术支持，并对观测目标作了理论预测。

　什么是“阿里实验计划”？蔡一夫说，早在10年前，中科院国家天文台就在西藏阿里建设观测站，如今已颇具规模。其地理上位于最佳的中纬度范围，充分利用地球自转，覆盖天区广，主要是测量宇宙在138亿年前创生时期的原初引力波，未来阿里将成为北半球天区第一个地面观测点。

探测原初引力波将揭开宇宙产生之谜

为何要探测138亿年前的原初引力波？蔡一夫说，在138亿年前，由于大爆炸从而诞生了宇宙，当时产生的原初引力波信号强度，肯定会大于13亿年前两个黑洞碰撞所产生的信号强度。但随着时间的过去，这种信号传播会变得越来越弱。

　 “这就需要运用一种特殊的技术去探测这一正在变弱的信号，以帮助人类更好地了解宇宙是如何产生的。”蔡一夫说，研究宇宙起源是“阿里实验计划”的重要目标之一，通过对原初引力波的探测和研究，可以揭开宇宙产生之谜。

■名词解释

　引力波也称重力波，引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动，是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式。如同电荷被加速时会发出电磁辐射，同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射，这是广义相对论的一项重要预言。