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CFP 科学界早有共识，首次直接探测到引力波应该能获得诺贝尔奖。但我倾向于认为，如果引力波探测的结果仅仅只是这个工作，要拿到诺奖恐怕不易！ 原因在于，任何科学实验都需要验证——或者有其他的结果、方法去检验、验证双黑洞合并的引力波事件，或者LIGO能够发现新的、但是不同的引力波事件，这个工作才能顺理成章地获得诺贝尔奖。 首先，我不认为LIGO能够很快发现更多其他类型的引力波事件。引力是最弱的相互作用力，以至于爱因斯坦都认为引力波可能无法被直接证实。LIGO观测到的恒星级质量双黑洞并合的引力波信号比较强，但此类事件可能是非常稀有的，而其他类型的引力波事件信号非常弱，现有的仪器很可能无法发现。 其次，即使恒星级质量双黑洞并合事件很多，但天文界研究的一个传统是：需要找到其他的信号对结果进行独立验证，比如电磁波信号。目前我们尚未看到这个事件的电磁波对应体的明确证据（尽管有微弱证据表明可能看到了和这个事例对应的伽马射线暴），说明找到这种事件的电磁波对应体可能会比较艰难。 当然，对这一结论科学界也有争议。我们研究小组曾经写过文章预言这样的双黑洞并合不会产生电磁波辐射。这篇文章是用英文写的，我们在文中的主要观点翻译回中文是：“利用完整和自洽的广义相对论计算，我们发现下落物质不会堆积在黑洞的事件视界外面，因此以前预言的量子辐射和伽马射线暴不太可能产生。我们预言两个黑洞并合只能产生引力波但是不会产生其他信号。未来同时的X射线和引力波探测将能够验证我们的预言。” 那么，如何才能验证LIGO的结果呢？这是我们现在开始认真考虑的问题。我相信很快我们就会看到各种各样的建议、方案和理论模型。 其中之一就是欧空局主导的激光干涉空间引力波观测项目（LISA）。其实LISA与LIGO差不多同时酝酿，LISA在太空，LIGO在地面。尽管LISA的科学目标不是探测恒星级质量双黑洞并合事件，但是如果LISA如期探测到超大质量黑洞并合产生的引力波，就是对这次LIGO探测结果的验证。今天LIGO已经取得了重大成功，但几年前美国NASA取消了LISA项目，现在欧空局正在艰难推动LISA。 我认为，LIGO的成功不是偶然的，而是遵循科学研究规律的必然结果。天文学研究的历来做法是：为了探测某一种天文信号（比如X射线），首先造一个“微缩”的“实验室版”仪器，在实验室进行人工模拟验证，目的是确认仪器能否探测到这种信号。然后做一台小的天文仪器，看是否能够探测到天文信号，哪怕只有一个X射线光子。取得成功后，再逐渐造更大的、能力更强的。从当时的情况看，LISA计划耗资巨大、但是缺乏中间步骤，就是一步登天，因此在和其他大项目的竞争中很难成功。 LISA和LIGO探测引力波的原理是一样的，所以LIGO的成功可以说是证实了这种探测引力波的方案的可行性，我认为可能会促进LISA的实施进程。目前，中国科学家正在探讨介入LISA的可能性，也就是“太极计划”的一部分。不过，最乐观估计，空间探测引力波需要的卫星编队也得十几、二十年之后才能发射运行了。有可能在此之前这次LIGO引力波的探测结果已经通过其他的手段得到了验证，LIGO的这项工作已经获得了诺奖。尽管如此，LISA的科学意义仍然是非常重大的，因为它可以观测其他任何手段都不能研究的天体物理现象，比如超大质量黑洞的并合过程。 （中科院高能物理研究所王晨芳摘编自本所张双南研究员的笔记）
（责任编辑：王蔚） |
