专家与媒体面对面:谈谈引力波那些事

作为2016年最为玄妙的科学理念、一说就会爆的词汇，引力波具体是什么？与人们生活有着怎样的联系？又是如何被科学家探测到的？带着这些疑问，3月中旬，山西省科协主办，山西科技新闻出版传媒集团、科学之友杂志社承办了关于“专家与媒体面对面：谈谈引力波那些事”的专题活动。参与互动的有新华网、科技日报、中国科学报、中国网、山西综合广播、山西日报、山西晚报、三晋都市报、山西新闻网、黄河新闻网、科学导报、山西科技报、山西科普网、大今网等十余家国内主流媒体，内容精要简括如下。

专家观点精粹：共揭引力波的神秘面纱

引力波是什么？

贾鹏：在宇宙中，有时就会出现如致密星体碰撞合并这样极其剧烈的天体物理过程。过程中的大质量天体剧烈运动扰动着周围的时空，扭曲时空的波动也在这个过程中以光速向外传播出去。因此，引力波的本质就是时空曲率的波动，也可以唯美地称之为时空的“涟漪”。 专家与媒体面对面现场

引力波无处不在。除了黑洞碰撞会产生引力波外，地球、太阳的空间运行也会产生引力波，只不过地球和太阳产生的引力波非常微弱，只能达到黑洞碰撞的千亿分之一，以我们现有的技术还无法探测到这样级别的引力波。黑洞合并很常见，科学家估计，在宇宙中每15分钟就有一次黑洞合并的事件发生。黑洞合并会制造强大的引力波，这也是我们现在可以探测到引力波的原因之一。引力波的成功探测，使得相关天文学的序幕由此拉开。这一发现不仅验证了爱因斯坦的预言，也揭示了我们从来不知道的宇宙新行为。

引力波探测影响深远

薛海斌：探测到引力波对于物理学家的感受，就好比一个天生耳聋的人，一直“听”别人说声音的存在，突然有一天真的听到声音带来的震撼。此外，引力波离我们的生活并不遥远，就像我们生活中的GPS定位系统。引力波的观测意义不仅在于对广义相对论的直接验证，更在于它能够提供一个观测宇宙的新途径。

跟其他波一样，引力波携带着能量和信息。传统的观测天文学完全依靠对电磁辐射的探测，而引力波天文学的出现则标志着观测手段已经开始超越电磁相互作用的范畴，引力波观测将揭示关于恒星、星系以及宇宙更多前所未知的信息。因为引力波直接联系着波源整体的宏观运动，而非如电磁波那样来自单个原子或电子的运动的叠加。因此，引力辐射所揭示的信息与电磁辐射观测到的完全不同。电磁波只能让我们看到大爆炸38万年之后的景象，而引力波能够让我们回望宇宙大爆炸的最初瞬间。

大多数引力波源很难或根本无法通过电磁辐射直接观测到（例如黑洞），它们与物质的相互作用非常弱，在传播途径中基本不会像电磁波那样容易发生衰减或散射，这意味着它们可以揭示一些宇宙角落深处的信息。例如宇宙诞生时形成的引力辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播，这为直接观测大爆炸提供了仅有的可能。

引力波是一种声音吗？

温廷敦：引力波和我们熟知的声波、电磁波存在相同之处，它们的波源都是某个物理量的扰动，并带动周边相关物理环境的变化得以传播，不同之处在于被扰动的物理量不同。

我们看见的太阳散发出来的刺眼的光，与我们看不见的收音机、手机、卫星发射和接受的电磁波，其实是同一个东西。“可见的光”是频率在某个范围的电磁波。近代研究电磁现象有一个重大发现，电磁波的传播速度是恒定的，也就是光速是一个固定的数值。无论是在火箭尾焰上出现的光，还是在一架列车上向外打手电筒发出的光，“光”这种东西是不会因为处在运动状态下而提高速度的。就是这么一个别人都“习以为常”的问题，却在爱因斯坦头脑中萦绕了多年。最后，他提出了一个大胆的假设――光速不变，这是因为以光的视角看，它沿途经过的空间发生了折叠伸缩。当某个人要加速的时候，道路突然变长了，然后它到达某个地点的时间还是固定的。我愿意把它称为一种声音，但引力波并不是声音，声音以音速在空气中传播，而引力波则是以光速传播，并且可以在真空中传播。2者都是一种震动，但引力波是一种全新的震动方式。LIGO天文台将探测器连接到扩音器，从而“听到”引力波的声音。

引力波不仅能让我们看到肉眼无法看到的宇宙空间在发生什么，还能让人类了解宇宙的过去，合理推断出将来会发生什么。这看似很神奇，但想想《西游记》中如千里眼、顺风耳、嫦娥奔月等神奇的东西，现在不都实现了吗？

从电影《星际穿越》谈引力波

冯国龙：电影《星际穿越》中，主人公Cooper通过引力波穿越时间和空间给女儿Murph传递信息。正如有篇著名的影评所说：“能够穿越星际的，不止是引力波，还有爱。”在现实中，引力波真实存在吗？科学家们从来就没有放弃过寻找引力波的踪迹。

引力波是爱因斯坦广义相对论中唯一没有被直接证实的预言（存在间接证据）。通俗地讲，引力波是宇宙中一种特殊的“时空涟漪”，因此也可以将其想象成在时空中的微小起伏。人们都知道万有引力无处不在，但是为何引力波却难以探测呢？因为万有引力太微弱，只有当质量达到如太阳、地球、月亮这样的数量级，人们才能感觉到其存在，而引力波相比之下则更加微弱。

媒体问计 专家解惑

科技日报：5年前，民科郭英森在节目中提到了“引力波”，遭到主持人和嘉宾的嘲笑，现在民科郭英森觉得主持人应该给他道歉，很多科学家认为他是个空想家，是一个伪科学家。请问，温教授，您对民科这些人是怎么看的？

温廷敦：我觉得民科要哪个理论，建立新的理论体系，首先得把这个理论吃透了，包括基本概念、缘由、背景、基本原理，等等。现在我所碰到的民科对现有的人类文明的自然科学知识和常识还没有掌握全，就想旧的，建立一套新的理论体系，这种现象不值得引导，要引导其归位。不要超越自己的能力，超越人类现有的社会，去开辟另一个宇宙。

中国科学报：我国关于引力波的研究工作做得怎么样？

贾鹏：目前，我国主要有三个大型引力波探测项目，一个是由中科院胡文瑞院士和吴岳良院士作为首席科学家的“太极计划”，另外一个是由中山大学罗俊院士领衔的“天琴计划”，相比较太极，它将位于地球之上的10万千米轨道处，三个卫星的间距也是大约在10万千米之上。第三个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”，阿里实验计划在我国的阿里地区放置一个小型但具有大视场的射电望远镜，从地面上聆听原初引力波的音符。

山西晚报：引力波对老百姓来说应不应该了解？

薛海斌：其实引力波离我们的生活并不遥远，引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证最关键的一环，如果爱因斯坦广义相对论被完整验证的话，我相信我们的卫星导航系统的定位会更精确，对我们发生自然灾害的救援工作也非常有帮助。如果你在深山老林中迷路，现在可能会花一夜才能找到，但如果手机定位很精确的话，一下子就能找到。