
“引力波可以带我们回溯到时间的原初,探索宇宙的起源。”10月30日,第二届世界顶尖科学家论坛“未来国际大科学论坛”上,2017年诺贝尔物理学奖得主巴里·巴里什(Barry Clark Barish)一开口,就将听众带到无垠的时空涟漪中。
巴里什因对引力波探测器LIGO的决定性贡献及其对引力波的观察获奖。引力波是什么?观察引力波又能为人类科技进步发展提供哪些帮助?巴里什从宇宙尺度下的宏大叙事谈起,“做加速运动的大质量天体可以剧烈地撼动时空,空间扭曲的波动将从波源辐射出去——这就是引力波。”他说,引力波可以探索宇宙起源,因为大爆炸产生的引力波仍留在太空,不会消失。

再谈及原子大小的极微观尺度,巴里什用一个巧妙的玩笑把听众拉回地表。“人们常问,元素周期表后半段那些重金属元素是怎么出现在地球上的?比如,我最爱的重金属——黄金与铂金——是怎么由宇宙中最多的氢元素转化而来的?引力波的观察结果告诉我们,这些重金属源于中子星的合并与爆炸。”巴里什说,“有一次,我们观查到距离地球1.3亿光年的两颗中子星相撞。据估算,在相撞后1秒内,产生了约有100倍地球质量的金,以及500倍地球质量的铂。”
通过观察引力波,人类得以拥有全新的工具,观察更广阔的宇宙,但引力波的观察却一直是摆在科学家们面前的难题。在百年前爱因斯坦提出广义相对论、预测引力波的存在时,他甚至提出“人类可能没法观察到引力波”,因为它“太弱了”。
“并非引力波本身弱,而是其在穿过以亿光年为单位的超远距离后,效应已经弱化到只能将激光干涉引力波观测站的4公里臂长改变一个质子直径的万分之一。这种变化十分微小,大大增加了对引力波探测的难度,也对观测的精密度提出了更高的要求。”巴里什介绍,“地表的微弱震动也会影响观测结果,因此我们不得不把仪器悬空。”

苛刻的观察条件让巴里什不得不以最严谨的态度处理探测结果。期待了引力波信号20余年的他,在信号真正到来时,反而担心起是否是黑客恶作剧或仪器失灵。为了进一步验证信号真伪,他与团队花了一个月时间进行数据回溯,排除了黑客插手的可能;再花了一个月排除其他可能性。
“我需要的不是发表文章或拿奖,而是真正地发现一个能说服自己的新东西。”巴里什说。

