10月3日,2017年诺贝尔奖“开奖周”正式拉开帷幕:10月3日,诺贝尔物理学奖公布:美国麻省理工学院教授雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、加州理工学院教授基普·索恩(Kip Stephen Thorne)和巴里·巴里什(Barry Clark Barish)共同得奖。其中,韦斯获得一半奖金(450万瑞典克朗),巴里什和索恩分享另外一半奖金。获奖原因是发现“他们在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献”。
2016年2月11日,美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台(LIGO)”的研究人员宣布,他们在2015年9月14日探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号。这是人类历史上第一次探测到引力波,证实了百年前爱因斯坦的预测。
雷纳·韦斯发明的激光干涉引力波探测器是LIGO装置的基础。他首次分析了探测器的主要噪声来源,并领导了LIGO仪器科学的研究,最终使LIGO达到了足够的灵敏度。
基普·索恩奠定了引力波探测的理论基础,他开创了引力波波形计算以及数据分析的研究方向,并对LIGO仪器科学做出了重要贡献,特别是提出了量子计量学理论的一系列基本概念。
巴里·巴里什则领导了LIGO建设及初期运行,建立了LIGO国际科学合作,他把LIGO从几个研究小组从事的小科学成功地转化成了涉及众多成员并且依赖大规模设备的大科学,最终使引力波探测成为可能。
[解读]
首先,什么是引力波?
根据爱因斯坦的相对论,时空是可以弯曲的,有质量的物体在其中运动,就会产生引力波。这就好比石头丢进水里会产生水波,引力波因此常被称作“时空的涟漪”。
但普通物体产生的这种引力波极为微弱,连爱因斯坦自己也认为很可能无法观测到。事实上,LIGO项目所观测到的两个黑洞合并产生的引力波,在仪器中只引起了比原子核还要小得多的变化。
爱因斯坦发表相对论百年来,许多预言,如水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实,但引力波一直没有被探测到。因此,引力波又被称作广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。
第二,如何探测到引力波?
今年的获奖者创建和领导了LIGO项目,该项目有两个引力波探测器,分别建在相距3000公里的美国路易斯安那州利文斯顿市与华盛顿州小城汉福德市。每个探测器有两个L型的长臂,每个“臂长”为4公里。
这样巨大的实验装置,是为了通过长距离的激光干涉,尽可能放大引力波的影响。当源自遥远宇宙的引力波传到地球时,在实验装置中只会引起相当于原子核万分之一大小的变化。如此微弱的信号也能被这套装置探测到。研究人员认为,这是迄今最精密的科学测量设备。
2015年9月14日,LIGO项目终于探测到来自于13亿年前一个双黑洞系统合并的引力波信号。随后,科学界又三次探测到了引力波。最后一次是在今年9月27日,美国和欧洲两个引力波项目组宣布,首次共同在8月14日探测到一次引力波事件。
第三,引力波有什么用?
引力波开启了人们认识宇宙的新途径。过去科学界探测宇宙,多是依靠光学望远镜、射电望远镜等手段,而引力波是与光不同的信息载体。
通过分析引力波信号,我们可以判断出遥远宇宙中发生了什么。比如2015年的这次引力波事件,可以推断出两个黑洞合并前的质量分别相当于36个和29个太阳质量,合并后的总质量是62个太阳质量,相当于3个太阳质量的能量以引力波的形式在不到1秒的时间内释放,是宇宙中的一场巨变。
引力波的波形特征与声波相似,这也是为什么科学家曾将其转换成声波,作为“宇宙的声音”播放出来。通过探测引力波来分析宇宙中的各种事件,就像根据乐器声波判断乐器的质地种类,以及乐手的演奏手法。
首次发现引力波时,LIGO项目组发言人、路易斯安那州立大学物理学家加布里埃拉·冈萨雷斯说:“这一发现是一个新时代的开端,引力波天文学现在成为现实。”
至于引力波在实际生活中有什么应用,科学家说,包括时空旅行这样的科幻设想还早得很,而利用引力波的宇宙通信目前来看也很遥远。不过引力波的发现无疑打开了一扇新的大门,给未来增加了更多新的可能。
投资机会
目前“引力波”是一大热门,引力波的测量方法以激光干涉为主,高功率激光器以及功率放大设备是其中的核心,因此可以从技术发展的角度关注激光器企业。
目前引力波的测量方法以激光干涉为主,高功率激光器以及功率放大设备是其中的核心,因此可以从技术发展的角度关注激光器企业。
标的有大恒科技(600288,诊股)、大族激光(002008,诊股)、华工科技(000988,诊股),此外,还有中山大学实控唯一上市公司:达安基因(002030,诊股)。
以下为网友评论:
网友“落霜冰破”:麻省理工学院啊?连个大学都不是……估计是个三本
网友“knnit”:前沿科学没中国啥事,外国人没搞出来的,中国人一般不搞,因为没前途
网友“薛革岐”:宏观上看,星系的运动一样会产生引力波。
网友“yaoge_baby”:我们
网友“有态度网友073BOZ”: