編者按：
LIGO（激光干涉引力波天文臺）2月11日宣布首次直接探測到引力波，中國科學(xué)院高能物理研究所研究員張雙南猴年的新年愿望居然真的實(shí)現(xiàn)了蹂窖，他評論說，如果這一發(fā)現(xiàn)最后得到驗(yàn)證恩敌，將是人類探索宇宙的第五個里程碑瞬测。
不過，他同時表示纠炮，如果引力波探測的結(jié)果僅僅是這個工作月趟，要拿到諾獎恐怕不易！原因在于恢口，需要有獨(dú)立的結(jié)果或者方法檢驗(yàn)或者驗(yàn)證這個結(jié)果孝宗，或者這個實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新的、但是不同的引力波事例耕肩。
但此番驗(yàn)證到底難不難因妇？一位科學(xué)家朋友認(rèn)為“后面噼里啪啦地就會來一批”问潭，張雙南認(rèn)為“下一個引力波事例恐怕真的得等猴年馬月了”，為此他們以一瓶茅臺作賭注婚被〗泼Γ《知識分子》的讀者們要不要一起來做個見證呢？文末有投票哦址芯。
文 |?張雙南（中國科學(xué)院高能物理研究所研究員）
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人類探索宇宙的第五個里程碑
2016年2月11號去枷，LIGO宣布探測到了兩個黑洞并合產(chǎn)生的引力波，如果最后得到驗(yàn)證是复，這就是人類探索宇宙的第五個里程碑！前四個里程碑分別是：
（1）400年前伽利略發(fā)明了光學(xué)望遠(yuǎn)鏡竖螃，使得人類的視野得到大大擴(kuò)展淑廊；
（2）上世紀(jì)30年代楊斯基發(fā)現(xiàn)了銀河系的射電輻射，使得人類首次能夠在可見光波段以外探索宇宙特咆；
（3）上世紀(jì)60-70年代賈克尼使用火箭和衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了太陽系外的第一批X射線源季惩，使得人類首次能夠在地球大氣層以外探索宇宙；
（4）上世紀(jì)80年代末戴維斯和小柴昌俊發(fā)現(xiàn)了來自超新星爆發(fā)的中微子信號腻格，使得人類首次能夠利用電磁波以外的信號探索宇宙画拾。
和前幾次不同的是，這一次是人類首次利用一種從來沒有被直接探測到的信號——愛因斯坦的廣義相對論預(yù)言的引力波——探索宇宙菜职，因此這個里程碑的意義就尤為特殊青抛，不但驗(yàn)證了廣義相對論的一個關(guān)鍵預(yù)言，而且驗(yàn)證了這種探測引力波的原理和技術(shù)是正確的酬核，還順便首次發(fā)現(xiàn)了宇宙中的確存在恒星級質(zhì)量的雙黑洞系統(tǒng)蜜另，表明打開探索宇宙的這一扇窗口必定會給物理學(xué)和天文學(xué)帶來更多的驚喜和豐碩的成果。
充滿詩意地寫嫡意、寫举瑰、寫
作為科學(xué)共同體的一員，我理所當(dāng)然地很關(guān)心引力波探測和這次的LIGO事件蔬螟。但是由于我本人并沒有怎么做引力波的研究此迅，所以就婉拒了所有媒體的邀請撰文解讀這件事。
我知道有很多朋友們會寫得比我好得多旧巾，我寫了也是丟人現(xiàn)眼耸序，說不定還會出一些偽科學(xué)民科的事故！果然這兩天我的朋友圈就被一波又一波的精彩繽紛的文章刷屏了菠齿，從專業(yè)評論佑吝、到科普解讀、到個人故事绳匀、到娛樂調(diào)侃芋忿，應(yīng)有盡有炸客。
謝謝朋友們，好險(xiǎn)哪戈钢！
當(dāng)然我也不會不寫痹仙，只是想自由自在地沒有壓力地沒有命題地天馬行空地天真浪漫地充滿詩意地寫、寫殉了、寫开仰！
我昨天（2月11號）早晨發(fā)到朋友圈的“引力波和糾纏態(tài)”里面寫道：“北京時間今晚23:30LIGO引力波天文臺將要發(fā)布新聞，據(jù)說是要宣布探測到了引力波信號薪铜。沒想到我的猴年愿望這么快就要實(shí)現(xiàn)了众弓，就用以下幾段順口溜應(yīng)一下景「艄浚”其中前兩個順口溜的確和引力波有關(guān)谓娃，摘錄如下：
引力波和糾纏態(tài)
那些年當(dāng)我還在遠(yuǎn)方流浪
你的倩影從宇宙深處飄來
也許是愛因斯坦的引力波
在我的心田里一直在蕩漾
這些年當(dāng)我悠悠到了故鄉(xiāng)
你的柔聲一直回響我耳邊
也許是量子力學(xué)的糾纏態(tài)
在我的周圍都是你的氣場
這些天當(dāng)我看到你的模樣
你的引力波終于被探測到
也許是波函數(shù)還沒有塌縮
我們一起激發(fā)了那道光芒
我們幸福地并合
不是你的錯也不是我的錯，
錯在世界上不只有你和我蜒滩！
因此你和我不禁將錯就錯滨达，
我們就假裝那只有你和我！
我們相互吸引跳起雙人舞俯艰，
這時候宇宙中就只有你我捡遍！
靠得越來越近發(fā)出引力波，
最終我們幸福地永遠(yuǎn)并合竹握！
廣義相對論是否有缺陷画株？
我在最近的多個公眾報(bào)告里面提到搜尋引力波的重要性。因?yàn)楦鶕?jù)我的美學(xué)理論——廣義美的判斷標(biāo)準(zhǔn)就是“沒缺陷不常見”涩搓，廣義相對論理論是最美的科學(xué)理論污秆，首先廣義相對論的建立就是為了彌補(bǔ)牛頓理論的兩個缺陷，然后廣義相對論給我們帶來了很多的不常見昧甘。從“沒缺陷不常見=美”的角度良拼，我認(rèn)為現(xiàn)在還沒有科學(xué)理論超出廣義相對論（也許和量子力學(xué)并駕齊驅(qū)）。
但是同樣根據(jù)我的美學(xué)理論充边，“沒缺陷不常見”總是相對的庸推，因此沒有最美只有更美，對更美的追求就是社會和科技發(fā)展的基本動力浇冰。因此要追求更美的科學(xué)理論贬媒，就必須盡可能地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有理論的缺陷，通過彌補(bǔ)已有的缺陷發(fā)現(xiàn)新的不常見來發(fā)現(xiàn)更美的科學(xué)理論肘习。
盡管目前為止尚未發(fā)現(xiàn)任何違反廣義相對論理論的實(shí)驗(yàn)或者觀測事實(shí)际乘，但是廣義相對論的一個可能缺陷，就是其預(yù)言的引力波一直未被直接探測到漂佩。的確脖含，目前觀測到的多個脈沖星（中子星）雙星系統(tǒng)的軌道衰減完全符合廣義相對論預(yù)言的引力波的輻射罪塔，但是沒有直接探測器引力波信號也讓人多少有點(diǎn)擔(dān)心引力波的輻射是否真的和廣義相對論預(yù)言的一樣？
一瓶茅臺的賭
2016年1月16號“北京聽道”演講之前养葵，《知識分子》要我說一下新年的愿望征堪，我說，希望猴年（沒說馬月）能夠看到引力波被直接探測到（見《知識分子》：“你收到一份科學(xué)家的猴年告白｜視頻”关拒，回復(fù)“148”查看）佃蚜。
2月6號早晨又收到了哈佛大學(xué)蘇萌發(fā)來的電子郵件，透露的信息和昨天（2月11號）公布的引力波探測信息一模一樣着绊，劇透的相當(dāng)徹底谐算。于是我把每年必寫的拜年信的題目改成了“我的猴年愿望沒有馬月，祝福您猴年也心想事成归露！”
拜年信里面有這一段：“雖然很多人說這事不太靠譜氯夷，得等到猴年馬月才能探測到引力波，我卻信心滿滿地去掉了馬月保留了猴年靶擦！(悄悄地說：不過下一個引力波事例恐怕真的得等猴年馬月了，和SN1987A超新星中微子類似雇毫，雖然諾獎已經(jīng)給了玄捕，大家還在苦苦地等待下一次，再一次印證了沒缺陷不常見才是美Ｅ锓拧）”
上面的“不過下一個引力波事例恐怕真的得等猴年馬月了”這句話枚粘，我的好朋友王力帆教授不同意，他認(rèn)為后面噼里啪啦地就會來一批飘蚯。于是我提議打一個賭：我賭猴年只會正式公布這一例引力波探測事件馍迄，賭注是一瓶茅臺。王力帆應(yīng)戰(zhàn)局骤，國家天文臺薛隨建副臺長支持王力帆攀圈，但是也以科學(xué)的精神表示靜等結(jié)果！
天文學(xué)歷史上前所未有的錯誤峦甩？
其實(shí)我和引力波探測也不是一點(diǎn)緣分都沒有赘来。首先引力波探測界有不少我的朋友，我自己還是中國科學(xué)院空間引力波探測工作組成員之一凯傲。
但是我和引力波探測最有意思的一次接觸則是多年前我到Caltech（就是LIGO的奠基和牽頭大學(xué)）參加他們新校長就職典禮順訪的時候發(fā)生的犬辰。
當(dāng)時美國正在做十年天文規(guī)劃，而空間引力波探測項(xiàng)目LISA和X射線空間天文臺Constellation-X處于激烈的競爭冰单。我雖然已經(jīng)回國幌缝，但是我在美國的很多X射線天文的同行還指望Constellation-X立項(xiàng)，所以我是堅(jiān)定的Constellation-X支持者诫欠。
我以前的一個同行Caltech的教授Tom Prince涵卵，當(dāng)時是LISA的項(xiàng)目科學(xué)家浴栽，我約好了見他。進(jìn)他辦公室他的第一句話就是缘厢，我們現(xiàn)在不在同一個領(lǐng)域了吃度，你不會只是來看我吧？我說當(dāng)然不是贴硫，我是來和你討論引力波探測的話椿每。我把門關(guān)上說，我下面要說的話我從來沒有對任何人說過英遭，以后也不會公開說：我不認(rèn)同LISA的計(jì)劃间护，甚至我認(rèn)為LISA項(xiàng)目犯了天文學(xué)歷史上前所未有的錯誤！（我用的是“unprecedented mistake in the history of astronomy"）挖诸。
Tom立刻張大了嘴汁尺，一副缺氧的樣子。緩了一會兒說多律，我知道你的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)不但犀利而且經(jīng)常離經(jīng)叛道痴突，但是你對LISA的這個批評卻是我聽到的最嚴(yán)重的批評，道理何在狼荞？
我說辽装，我們天文學(xué)的歷來做法就是：為了探測某一種天文信號（比如X射線），首先造一個儀器在實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證這個儀器的確能夠探測到這種信號相味，然后做一臺小的天文儀器先探測到一點(diǎn)天文信號拾积，哪怕是一個X射線光子，然后再逐漸造大的丰涉，能力逐漸加強(qiáng)拓巧。而LISA計(jì)劃就是一步登天，耗資10億甚至幾十億美元一死，為什么不能先造一個小的LISA肛度，看到一個引力波源之后再造大的？
他回答說投慈，你說的沒錯贤斜，但是我們也有苦衷啊，接著他說了一堆為什么他們沒有采取我說的天文學(xué)的常規(guī)做法逛裤、而是直接上大家伙的理由瘩绒。當(dāng)然后來的故事我們都知道了，由于LISA耗資巨大带族，而且缺乏前面的技術(shù)驗(yàn)證锁荔，美國NASA取消了這個項(xiàng)目。歐洲的ESA正在艱難地推動這個項(xiàng)目蝙砌，最樂觀估計(jì)也得十幾到二十年之后才能發(fā)射運(yùn)行了阳堕。目前中國正在和ESA討論如何介入加快LISA項(xiàng)目的可能性跋理。
他隨后說，地面引力波探測LIGO等項(xiàng)目符合你說的發(fā)展路線恬总，他們就是一步步地驗(yàn)證探測器原理前普，一步步地?cái)U(kuò)大規(guī)模提高精度，如果你們感興趣引力波探測壹堰，應(yīng)該考慮加入LIGO等項(xiàng)目拭卿。
今天LIGO的成功的確不是偶然的，我覺得是遵循科學(xué)研究規(guī)律的必然結(jié)果贱纠。
這幫家伙真能自娛自樂
從上世紀(jì)70年代開始可行性研究峻厚，到90年代正式立項(xiàng)，中間經(jīng)歷過多次的升級改造谆焊，一直到這次的GW150914事例惠桃，幾十年的歷程，幾代人的努力辖试，大部分人在整個職業(yè)生涯都沒有像樣的論文辜王，而且也沒有指望在自己的職業(yè)生涯能夠親自體驗(yàn)到最后的成功，而且即使成功了罐孝，自己也是上千個作者中的一位誓禁，除非名字以A或者Z開頭，自己的名字被別人認(rèn)出來是相當(dāng)困難的事情肾档。
在這種情況下，除了要大贊人家的資助部門在沒有成果的情況下持續(xù)支持了這個領(lǐng)域和項(xiàng)目幾十年辫继，我也很奇怪幾十年來這個領(lǐng)域的科學(xué)家怎么能夠生存下來而且還發(fā)展起來怒见？我曾經(jīng)把這個問題拋給過我認(rèn)識的在這個領(lǐng)域的多個朋友們，當(dāng)然答案是各種各樣的姑宽，有不少回答說遣耍，也就是一份工作啊，只要兢兢業(yè)業(yè)做了就行啊炮车，有的說反正也就是過渡一下啊舵变，找到更好的工作就走了啊。
但是還真的有不少人就是要這份冒險(xiǎn)瘦穆，想成為“第一團(tuán)隊(duì)”的一員纪隙，盡管是千分之一的一員。但是畢竟要顯示出這個領(lǐng)域的活力扛或，畢竟要吸引年輕人入行绵咱，于是就經(jīng)常湊起來寫大型的綜述文章（盡管不知道猴年馬月才能真的看到引力波），文章的作者名單一律是無窮長熙兔。比如我就應(yīng)邀擔(dān)任過eLISA項(xiàng)目綜述文章的編輯悲伶，由于這個領(lǐng)域幾乎所有的人都在作者名單上艾恼，我折騰了幾個月才找到了一個審稿人悴了，又花了幾個月才審?fù)炅宋恼隆?/p>
同樣蜡饵，這個領(lǐng)域的會議也特別多，我偶爾也會去湊熱鬧醒第，每次看到他們自娛自樂地說各種可能性各種美好的愿望各種美好的前途花沉，都不禁覺得難道我是混進(jìn)了精神病院柳爽？
GW150914就是美猴王
但是這個LIGO事例比他們精心描繪的所有最好的結(jié)果都更好！天才和精神病患者有時候是真的不好區(qū)分主穗。
毫無疑問泻拦，這個LIGO事例又一次驗(yàn)證了廣義相對論的沒缺陷，而恰好在愛因斯坦發(fā)表廣義相對論100周年的時候看到這個極端不常見的引力波事件（第一個恒星級質(zhì)量黑洞雙星）忽媒，又一次說明不但廣義相對論繼續(xù)領(lǐng)跑最美的科學(xué)理論争拐，LIGO探測到的這個GW150914引力波事例也是猴年最美的科學(xué)成果，堪稱“美猴王”晦雨。
何時拿諾獎架曹？
很顯然LIGO探測到的這個GW150914引力波事例是諾獎級的成果，因?yàn)榭茖W(xué)界早就有共識闹瞧，第一次直接探測到引力波應(yīng)該獲得諾貝爾物理學(xué)獎绑雄。但是我傾向于認(rèn)為，如果引力波探測的結(jié)果僅僅是這個工作奥邮，要拿到諾獎恐怕不易万牺！
原因在于，需要有獨(dú)立的結(jié)果或者方法檢驗(yàn)或者驗(yàn)證這個結(jié)果洽腺，或者這個實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新的脚粟、但是不同的引力波事例。
我前面已經(jīng)說了蘸朋，我不認(rèn)為這個實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝芸斓匕l(fā)現(xiàn)更多的其它類型的引力波事例核无，原因在于他們看到的恒星級質(zhì)量雙黑洞并合事例應(yīng)該是非常稀有的，但是恰好這類事例的引力波信號比較強(qiáng)藕坯，所以他們看到了团南。其它類型的引力波事例肯定多得多，但是信號弱炼彪，現(xiàn)有的儀器可能看不到吐根。
即使由于我們不理解的原因（這很可能，畢竟絕大部分突破性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是預(yù)料之外的）辐马，恒星級質(zhì)量雙黑洞并合事例很多佑惠，但是天文界的一個傳統(tǒng)就是：需要找到其它的信號獨(dú)立驗(yàn)證，比如電磁波信號。
目前尚未看到這個事件的電磁波對應(yīng)體的明確證據(jù)（盡管有微弱證據(jù)表明可能看到了和這個事例對應(yīng)的伽瑪射線暴）膜楷，說明找到這種事件的電磁波對應(yīng)體可能會比較艱難旭咽。關(guān)于這件事，我和幾個同事們今天在朋友圈里面有過一段激烈的討論赌厅。
事實(shí)上穷绵，我們曾經(jīng)寫過文章預(yù)言這種雙黑洞并合不會產(chǎn)生電磁波輻射【參考文獻(xiàn)1】，這是文章里面的一段話：“Therefore with full and self-consistent general relativity calculation, we find that the in-falling matter will not accumulate outside the event horizon, and thus the quantum radiation and Gamma Ray bursts predicted in [2] and [3] are not likely to be generated. We predict that only gravitational wave radiation can be produced in the final stage of the merging process of two coalescing black holes. Future simultaneous observations by X-ray telescopes and gravitational wave telescopes shall be able to verify our prediction.” （因此特愿，利用完整和自洽的廣義相對論計(jì)算仲墨，我們發(fā)現(xiàn)下落物質(zhì)不會堆積在黑洞的事件視界外面，因此以前預(yù)言的量子輻射和伽瑪射線暴【參考文獻(xiàn)2揍障，3】不太可能產(chǎn)生目养。我們預(yù)言兩個黑洞并合只能產(chǎn)生引力波但是不會產(chǎn)生其它信號。未來同時的X射線和引力波探測將能夠驗(yàn)證我們的預(yù)言毒嫡。）
那么癌蚁，如何才能驗(yàn)證LIGO的結(jié)果使得他們能夠盡快獲得諾貝爾獎呢？這是我們現(xiàn)在開始認(rèn)真考慮的問題兜畸。我相信很快我們就會看到各種各樣的建議努释、方案和理論模型。
探測引力波有什么用咬摇？
盡管我婉拒為媒體寫文章伐蒂，還是擋不住有不少人問我，探測引力波有什么用肛鹏？
這樣的問題我其實(shí)經(jīng)常遇到逸邦，以后一律采用我前一段在《知識分子》上的一篇文章“從普京發(fā)問談起，到底什么是科學(xué)在扰？”（回復(fù)“171”查看）里面的開場白回答：
俄羅斯在和德國聯(lián)合研制一個以暗能量為主要研究目標(biāo)的空間 X 射線天文衛(wèi)星缕减。幾年前(當(dāng)時暗能量的研究剛剛興起)，時任俄羅斯總理的普京在聽取了關(guān)于這個項(xiàng)目的介紹后健田，問了兩個問題：“暗能量有用嗎？暗能量危險(xiǎn)嗎佛纫？”當(dāng)時一個科學(xué)家是這么回答的：“我不知道妓局。不過在100年前，如果你問愛因斯坦相對論是有用還是危險(xiǎn)呈宇，愛因斯坦一定回答不知道好爬。但是今天我們知道相對論既有用，也危險(xiǎn)甥啄〈媾冢”現(xiàn)在，核能、診斷和治療癌癥的加速器穆桂、GPS等等都離不開相對論的應(yīng)用宫盔，但核武器也同樣是相對論的應(yīng)用！
張雙南
2016年2月12日猴年大年初五于北京家中
參考文獻(xiàn)
【1】Y. Liu（劉元）, S. N. Zhang （張雙南）, Physics Letter B, 679 (2009) 88–94
【2】T. Vachaspati, D. Stojkovic, L.M. Krauss, Phys. Rev. D 76 (2007) 024005.
【3】 T. Vachaspati, arXiv:0706.1203v1, 2007.
（責(zé)任編輯 鄧志英）
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