
2017年9月21日,第二届复旦-中植科学奖颁发韦斯、索恩和巴里什。本文作者在新闻发布会上作了科学布景介绍。12天之后,10月3日,2017年诺贝尔物理学奖一半颁发韦斯,另一半颁发巴里什和索恩。
引力波的成功勘探:
从复旦-中植科学奖到诺贝尔物理学奖
施郁
美国东部时刻2016年2月11日10:30,美国激光干与引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)协作组宣告,他们于美国东部时刻2015年9月14日5:50:45(和谐世界时9:50:45),勘探到了引力波。关于这个发现的研讨论文一起发表于《物理谈论快报》(Physical Review Letters)。
这是人类第一次直接勘探到引力波,距爱因斯坦创建广义相对论、预言引力波过去了整整一个世纪。
许多科学家对LIGO的成功作出了奉献。特别要害的有:最早提出用激光干与仪勘探引力波并作噪声剖析的雷纳·韦斯(Rainer Weiss);对激光干与仪的稳定性和敏感性作出重要奉献的罗纳德·德雷弗(Ronald Drever);对引力波及其勘探以及LIGO作了许多理论作业的基普·索恩(Kip S. Thorne),以及树立LIGO世界协作并将其转化为大科学的巴里 巴里什(Barry C. Barish)。前三位是坚持了几十年的前驱,巴里什则对LIGO的最终的成功至关重要。德雷弗生于1931年,几年前得了一种老年痴呆症,不幸于2017年3月7日逝世,而错失诺贝尔奖。韦斯、巴里什和索恩别离出生于1932、1936和1940年,他们的年纪从旁边面反映了引力波勘探作业的时刻跨度和困难。
韦斯 德雷弗
索恩 巴里什
2017年9月21日,复旦大学宣告,复旦-中植科学奖理事会抉择,将第二届复旦-中植科学奖颁发麻省理工学院教授韦斯、加州理工学院教授索恩和加州理工学院教授巴里什。本文作者在新闻发布会上作了科学布景介绍。
扬子晚报罗晓娜 摄
复旦-中植科学奖由复旦大学和中植企业集团协作建立,赞誉在数学、物理学和生物医学三个学科范畴作出原创性杰出奉献的全球科学家,在这三个学科范畴轮番评奖。复旦-中植科学奖理事会抉择具体的介绍了三位获奖人的获奖理由:
韦斯创造的激光干与引力波勘探器是LIGO设备的根底。他初次剖析了勘探器的首要噪声来历,并领导了LIGO仪器科学的研讨,最终使LIGO达到了满足的灵敏度,在人类历史上第一次勘探到了引力波。
索恩奠定了引力波勘探的理论根底,他创始了引力波波形核算以及数据剖析的研讨方向,并对LIGO仪器科学做出了重要奉献,特别是提出了量子计量学理论的一系列根本概念。
巴里什领导了LIGO建造及初期运转,树立了LIGO世界科学协作,他把LIGO从几个研讨小组从事的小科学成功地转化成了触及很多成员并且依靠大规模设备的大科学,最终使引力波勘探成为可能。
12天之后,正是这三位科学家取得了诺贝尔物理学奖。10月3日,瑞典皇家科学院宣告,2017年的诺贝尔物理学奖的一半颁发韦斯,别的一半颁发巴里什和索恩,以赞誉他们“对LIGO勘探器和引力波观测所作的决定性奉献”,指出:“前驱韦斯和索恩,与完结这一方案的科学家与首领巴里什一起确保了四十多年的尽力总算带来引力波的成功观测”。
初次观测到引力波之后不久——
2015.12.26 /2017.1.4 /2017.6.8
LIGO又先后三次勘探到黑洞并合发生的引力波。
2015.10.12
LIGO还勘探到一次疑似黑洞并合发生的引力波信号。
2017.9.27 (诺贝尔奖宣告6天前)
LIGO和接近意大利比萨的引力波天文台VIRGO宣告, 2017年8月14日,LIGO和VIRGO一起勘探到另一次黑洞并合发生的引力波。
2017.10.16 (诺贝尔奖宣告13天后)
LIGO和VIRGO又宣告,他们于2017年8月17日第一次观测到两个中子星并合发生的引力波。这个事情还发生了短γ射线爆。全球70多个各个电磁波波段的望远镜对这个γ射线爆的余辉进行了观测。
在取得复旦-中植科学奖和诺贝尔奖之前,德雷弗、索恩和韦斯取得2016年卡弗里天体物理奖(Kavli Prize in Astrophysics)、格鲁伯世界学奖(Gruber Prize in Cosmology)和邵逸夫奖(Shaw Prize),并与LIGO团队一起取得2016年根底物理特别打破奖(Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics),以及以色列的哈维奖(Harvey Prize)。索恩、韦斯、巴里什和德雷弗取得《史密森杂志》的2016年美国天才奖(Smithsonian American Ingenuity Awards)。
引力波的成功勘探当即取得包含诺贝尔奖在内的很多奖项,是因为它的重大意义。现代物理学的两大支柱是相对论和量子力学。相对论包含狭义相对论和广义相对论,广义相对论是咱们了解世界的柱石,而引力波是100年前爱因斯坦自己依据广义相对论所作的一个预言。世界中有4种根本力,其间弱相互作用和强相互作用存在于微观世界,微观和宇观尺度上的根本力只要电磁力和引力,并且在宇观层次上,世界由引力主导。电磁力和引力这两种根本力所对应的电磁波和引力波都是以光速传达的长程波。电磁波的重要性及其大范围的使用早已众所周知,引力波相同激发着物理学家的好奇心,值得不断探究。
引证本文的方法:施郁,引力波的世纪寻找(一):LIGO 的成功与人类时空观的演化,科学,2018,70(3):14-17.
排版丨刀刀