2017年诺贝尔物理学奖获得者：雷纳·韦斯 、巴里·巴里什、基普·索恩

瑞典当地时间10月3日上午11点50分，诺贝尔物理学奖评委会委员、瑞典皇家科学院秘书长约兰·汉森宣布，将2017年诺贝尔物理学奖授予3位美国物理学家雷纳·韦斯（Rainer Weiss） 、巴里·巴里什 （Barry Barish ）、基普·索恩（Kip Stephen Thorne），以表彰他们对引力波探测器LIGO的决定性贡献及其对引力波的观察。900万瑞典克朗（约合人民币733.9万）的奖金一半将授予麻省理工的雷纳·韦斯教授，另一半则由来自加州理工学院的巴里·巴里什和基普·索恩分享。

现场记者连线采访韦斯时，他说：“当我们2015年9月探测到引力波时，很多人不敢相信。经过数月时间，科学家们才逐步说服自己，引力波的发现已经是个事实。这是令人非常激动的时刻。”

在评委会发布的新闻公告上如此评价：对引力波的成功探测使我们了解宇宙开端的真相成为可能。LIGO通过直接探测到引力波，证明了黑洞的存在及其性质。引力波也给我们提供了了解宇宙的另外一个全新维度。可以说之前仅仅是看到的宇宙的图景，却没有声音。引力波使我们对宇宙的了解上升到。在此之前我们对宇宙的了解仅限于画面，而引力波的探测使我们可以通过声音去探索宇宙，改变了之前对宇宙单一的认知方法，发起了人类对宇宙的认知革命。

约兰·汉森在新闻发布会上称“今年获得物理学奖的科学发现震惊了世界”。

美国激光干涉引力波天文台(LIGO)

引力波：探索宇宙新方式

400多年前，当伽利略第一次将望远镜指向星空，让人类看见清晰的太空时，就再没停止对这个神秘的空间进行探寻。100年前爱因斯坦广义相对论的提出，预言了时空的“涟漪”——引力波的存在。做加速运动的大质量天体可以剧烈地撼动时空，并且空间扭曲的波动将从波源辐射出去，就是引力波。这些以光速传播的“涟漪”携带了天体源激烈动荡的信息以及关于引力本质的线索。捕捉到引力波，人们就可以用一种前所未有的方式探索宇宙。

但是引力波的测量困难得异乎寻常，虽然天体通过引力波释放的能量是惊人的，但因为它几乎不和物质相互作用，所以引力波总是“率性”而至，似乎什么都阻挡不住它的步伐，因此它包含着源的中心区域最核心的信息。可是，引力波的“率性”在带来核心信息的同时，也让探测极为困难。直到1974年物理学家约瑟夫·泰勒（Joseph Hooton Taylor, Jr）和拉塞尔·赫尔斯（Russell Alan Hulse）发现了处于双星系统中的脉冲星，该双星系统会以引力波的形式损失能量，这间接证明了引力波的存在。泰勒和赫尔斯也因这项工作荣获1993年诺贝尔物理学奖。

确定引力波是真实存在的物理现象后，如何探测引力波成为很多天文物理学家的研究方向。

两颗黑洞相互盘旋发出引力波示意图

LIGO：倾听宇宙的招风巨耳

用激光干涉的方法测量引力波是由雷纳·韦斯提出的，作为电影《星际穿越》的科学顾问兼制片人，基普·索恩关注并合理地改进了这一方法。于是，在上世纪 90 年代，由加州理工和麻省理工合作主导的两个激光干涉引力波观测台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，缩写为LIGO）正式开工建设。有趣的是，当LIGO项目早期寻求美国政府的资金支持时，它在国会面对的最大反对者竟然是天文学家们。反对的声音并不能阻止科学家们探究的兴趣和脚步。与美国的LIGO同期建立的激光干涉引力波探测仪，还包括日本的TAMA300，德国的GEO600，意大利的Virgo等，数台第一代激光干涉引力波探测仪在全球开花。

美国LIGO的两台孪生引力波探测仪分别位于华盛顿州的汉福德和路易斯安那州的列文斯顿，彼此相距3000千米，就像是一对“倾听宇宙的招风巨耳”。只有当两个探测仪同时检测到相同的信号才有可能是引力波。LIGO于1999年初步建成，2002年开始运行。

但在2002年至2011年期间，虽然全球各地的探测仪都在监测，并未探测到引力波。直到2015年，两个升级版的高新激光干涉引力波天文台（ALIGO）正式投入运行。9月14日，刚刚开机3天的ALIGO便探测到了距离地球13亿光年之外的两个黑洞在合并过程中放射出的引力波。这是在爱因斯坦发表了广义相对论一百年之后，人类第一次发现引力波存在的直接证据，这意味着人类真实地探测到了很久很久以前，一个很远很远的星系发生的一件惊天动地的大事！这个发现以系列论文的形式发表在《物理评论快报》（PRL）杂志和《天文期刊》（The Astrophysical Journal）杂志上。基普·索恩称之为“是人类观测到的除了宇宙大爆炸之外最为剧烈的爆炸。”

12月26日，在首次探测到引力波信号仅3个月之后，ALIGO的两个探测器就再次记录到了新的引力波信号。跟上次一样，这一引力波信号也源自于两个黑洞即将合二为一之时最后的相互绕转。

作为一个拥有近千名科学家的大型合作组织，LIGO科学合作组织对待自己的数据非常谨慎，直到2016年2月11日， 才对外宣布，ALIGO首次直接探测到引力波和首次观测到双黑洞碰撞与并合。发布会上，LIGO科学合作组织表示“ALIGO是世界上最精密的测量仪器”。那时的天文物理学界就开始纷纷猜测，诺贝尔物理学奖对LIGO的召唤不远了。

探寻引力波 中国也有大动作

在LIGO科学合作组织近千名科学家中，有不少来自中国的科研人员，更有一个团队来自中国，那就是清华大学LIGO工作组。它的创始人是曹军威，2004-2006年，曹军威在美国麻省理工学院空间研究中心工作期间，便参与了引力波数据计算和分析。鉴于当时在中国对引力波的研究还不多，回国后，曹军威马上组织创建了清华大学LIGO工作组。并于2009年申请并正式通过加入LIGO科学合作组织。近几年来，清华大学研究团队主要与麻省理工学院、加州理工学院和西澳大利亚大学等LSC成员合作开展工作，主要研究成果包括：GPU加速引力波暴数据分析和实现低延迟实时致密双星并合信号的搜寻；采用机器学习方法加强引力波数据噪声的分析；分析引力波事件显著性的系统误差等。研究成果发表在物理评论D等期刊。

一些其它的引力波监测计划已在中国悄然启动：中山大学启动了中国本土重大的引力波探测工程“天琴计划”;由中美合作研制的阿里望远镜，将由中科院高能物理所计划在全球4个最佳观测点之一的中国西藏阿里设立; 在中国西南贵州，中科院国家天文台射电部将建FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）射电望远镜，号称中国有史以来最大的天文项目;太极计划是一个中欧合作的国际合作计划，拟用激光干涉方法进行中低频波段引力波的直接探测……

探测引力波，是物理学家们长达一个世纪梦想，上千位科学家数十年辛勤的付出，一个世纪的长跑接力终于抵达了终点。同时另一个新的天文物理时代，也悄然开启。引力波探测器能够让科学家们在光学望远镜“看到”某个现象的同时“听到”它的“声音”。也许有一天，就像《三体》描述的那样，人类能探听到外星人的星际通讯，听到来自太空的声音。 

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