2017年度诺贝尔物理学奖授予雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、基普·索恩(Kip Stephen Thorne)、巴里?巴里什(Barry Clark Barish),以表彰他们对激光干涉仪引力波观测站(LIGO)的构思和设计。罗奈尔特·德雷弗、基普·索恩分别为美国加州理工学院物理学荣休教授和费曼理论物理学荣休教授,雷纳·韦斯为美国麻省理工学院物理学荣休教授。LIGO近期首次直接观测到引力波,为天文探索开创了一个新方法。
LIGO的三位联合创始人 图片来源网络
获奖人生平Rainer Weiss(雷纳
·韦斯) US美国理论物理学者,麻省理工学院物理学荣休教授。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。Kip S. Thorne(基普
·索恩) US美国知名理论物理学家,加州理工学院费曼理论物理学荣休教授。他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。Barry Barish(巴里
·巴里什) US美国实验物理学家, 美国加州理工学院物理学荣休教授。巴里·巴里什领导了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。
获奖理由到时可以快速翻译一下委员会的解说词:例如:“不懈追求利用引力波来观察宇宙的视角,导致了引力波的直接探测,为天文探索开创了一个新方法”。
引力波的重大意义去年错过了诺贝尔奖,而今年能够几乎毫无悬念地获奖,这说明引力波直接探测在物理学当中所扮演的重要性。很多的媒体之前作了预测,除过引力波之外,还提到了很多其它可能性,不过引力波却是概率最大的。此次引力波之所以能够毫无悬念地获奖,这说明引力波直接探测在物理学当中的重要性。
从物理科学本身的意义而言,引力波有助于帮助科学家们检验相对论的理论边界在哪里。往往一个理论失效的地方就是理论进行变革的机会。之前广义相对论在弱场中已经得到很多次的验证,但是在强引力之下的验证,之前却从来没有进行过。所以由双黑洞所产生的引力波的直接探测是对广义相对论在强引力环境下是否能够成立的一个非常好的检验,结果确认广义相对论是正确的。另外引力波以光速传播,它与物质的相互作用非常非常的弱,所以引力波可以几乎无阻挡地看到宇宙大爆炸时候的图景,而这是无法利用我们熟知的电磁波来视线的。所以引力波是我们了解我们宇宙最早期的最好工具。最后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。
引力波给探测宇宙的方式上增添了一个声音的维度,丰富了我们探索宇宙的方式。目前,美国和欧洲的引力波天文台正主导着引力波的观测工作,随着LIGO探测的推进,中国的引力波研究也随之进入了一股前所未有的热潮。在理论研究的同时,中国也在积极推动直接探测引力波的望远镜项目。目前,太极计划和天琴计划这两个空间项目正各自推进,将于地面探测原初引力波的阿里计划已通过立项,正在建设之中。除此之外,中国还在研究如何利用刚刚建好的500米射电望远镜(FAST)和正在建设的平方公里阵(SKA),以脉冲星计时阵的方式探测宇宙天体所产生的引力波。引力波研究之路漫漫其修远兮,还需众多科学家的一起努力。作者:中科院国家天文台研究员 苟利军
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