激光干涉引力波觀測(cè)站(LIGO)的北臂，傳言正是這里見(jiàn)證了這激動(dòng)人心的結(jié)論。

昨天，美國(guó)的激光干涉引力波觀測(cè)站(LIGO)已成功偵測(cè)到引力波的消息傳遍全球，讓很多物理學(xué)家興奮不已。作為愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的一個(gè)理論預(yù)言，科學(xué)家們對(duì)引力波孜孜以求，卻一直難以捕獲它的蹤跡。但消息還僅僅是個(gè)傳聞，如果得到證實(shí)，將是迄今以來(lái)，本世紀(jì)最大的物理學(xué)突破之一。

找到引力波的傳聞最早在去年9月就在Nature上出現(xiàn)過(guò)，當(dāng)時(shí)美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)很受人尊敬的宇宙學(xué)家Lawrence Krauss在發(fā)布這一消息時(shí)，態(tài)度非常謹(jǐn)慎，他說(shuō)：“我只能說(shuō)正確率在10%～15%?！北M管找到引力波堪稱偉大，但激動(dòng)人心的那一刻假如真的來(lái)臨，沒(méi)有人敢輕易斷言自己就是那個(gè)見(jiàn)證歷史的第一人。不過(guò)當(dāng)?shù)貢r(shí)間1月11日，Krauss改變了此前的基調(diào)，他發(fā)推特稱：“有獨(dú)立的消息來(lái)源表明，我之前提到的傳聞已經(jīng)得到證實(shí)，引力波可能已被發(fā)現(xiàn)!! 太讓人興奮了!”

如果測(cè)量結(jié)果屬實(shí)，的確值得興奮。愛(ài)因斯坦提出，就像重物會(huì)將彈性表面壓彎一樣，大質(zhì)量物體(星體)會(huì)扭曲時(shí)空，因而當(dāng)其他運(yùn)動(dòng)著的物體和光線在接近這些星體時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡將會(huì)因時(shí)空扭曲而改變。愛(ài)因斯坦還指出，加速運(yùn)行的大質(zhì)量物體會(huì)產(chǎn)生時(shí)空漣漪，并向外傳播，就像加速運(yùn)動(dòng)的電子向空間輻射電磁波一樣。

那么人們?cè)鯓硬拍懿东@引力波的蹤跡，從而證實(shí)它的存在？其中一個(gè)方法是借由脈沖星來(lái)間接觀測(cè)引力波，主要包括兩種方式：

其一，由脈沖星和伴星構(gòu)成的雙星系統(tǒng)，在彼此相互繞轉(zhuǎn)的過(guò)程中，動(dòng)能和角動(dòng)量的損失以引力波的方式釋放出去，它們之間的距離會(huì)逐漸縮小，相互繞轉(zhuǎn)得越來(lái)越快，軌道周期縮短，甚至到最后碰撞并合。脈沖星雙星系統(tǒng)的軌道周期逐漸變短是廣義相對(duì)論的一個(gè)間接證明。

其二，將單個(gè)脈沖星當(dāng)成是一個(gè)精準(zhǔn)的時(shí)鐘，我們可以期待著它們安安穩(wěn)穩(wěn)地定期發(fā)出脈沖，可是如果脈沖星的脈沖在向我們傳播的過(guò)程中，遭遇到引力波的干擾，那么脈沖滴答滴答的信號(hào)就會(huì)偏離你期待中的理想信號(hào)，有了多個(gè)偏離就可以反推出引力波的存在。

當(dāng)然這些只是引力波存在的間接證據(jù)，對(duì)引力波的直接探測(cè)，才是對(duì)廣義相對(duì)論最有力的證明，而這個(gè)直接證據(jù)的存在與否一直是捉摸不定的。

于是，人們建造了若干LIGO探測(cè)器，試圖去直接觀測(cè)引力波。其原理如下圖：一束激光被分為兩束，每一束都分別在一系列反射鏡上來(lái)回反射很多次，再重新混合。如果激光在其來(lái)回反射過(guò)程中受到引力波的影響，行程所用時(shí)間就將發(fā)生改變；重新混合時(shí)，將觀察到激光位相偏移。所有LIGO探測(cè)器主要測(cè)量的就是這種時(shí)間變化帶來(lái)的位相偏移。

一個(gè)LIGO探測(cè)器的示意圖：引力波將導(dǎo)致其中一個(gè)臂輕微的長(zhǎng)于另一臂，重新混合時(shí)，引起激光位相偏移。

2002年，第一臺(tái)LIGO開(kāi)始運(yùn)行，2010年關(guān)閉。之后同一團(tuán)隊(duì)大大提高了設(shè)備的靈敏度，于去年9月開(kāi)始運(yùn)行，隨后很快就有傳言說(shuō)LIGO已多次觀測(cè)到引力波，但官方一直沒(méi)有公布消息。因?yàn)槟撤N地質(zhì)變化，比如地震，也會(huì)在觀測(cè)儀上引起某些類似引力波的測(cè)量結(jié)果，只有通過(guò)比較世界范圍內(nèi)不同觀測(cè)站的測(cè)量結(jié)果，才能最終證實(shí)是否觀測(cè)到了真正的引力波。這是一個(gè)緩慢而痛苦的過(guò)程。一些所謂的“盲信號(hào)”也會(huì)加入進(jìn)來(lái)，就看科學(xué)家是否能把這些偽信號(hào)從真正的引力波信號(hào)中區(qū)分出來(lái)了。

設(shè)在南極的BICEP2望遠(yuǎn)鏡則采用其他機(jī)制探測(cè)引力波。2014年，其曾報(bào)道觀察到了引力波，但后來(lái)證實(shí)是一個(gè)數(shù)據(jù)分析失誤，以后人們對(duì)引力波觀測(cè)結(jié)果的報(bào)道就越來(lái)越謹(jǐn)慎。沒(méi)人愿意讓這種事再次發(fā)生，所以LIGO團(tuán)隊(duì)一遍一遍檢查他們的數(shù)據(jù)，確保萬(wàn)無(wú)一失。這也給人們留出足夠的時(shí)間談?wù)撨@件事。當(dāng)然，這些談?wù)撘恢眱H限于某些物理學(xué)家內(nèi)的小范圍討論。

最近，有人看到Krauss用很自信的表情輕描淡寫(xiě)地說(shuō)“有可靠消息表明那觀測(cè)到的不是什么盲信號(hào)”。很多人指責(zé)他，說(shuō)他這是試圖從那些真正取得這一發(fā)現(xiàn)的人手里竊取榮耀，而且這樣散布傳言只會(huì)讓公眾對(duì)科學(xué)產(chǎn)生懷疑。