引力波探测的经验启示

17.05.2016  08:32

  日前,我校特聘教授、台湾清华大学教授倪维斗应邀为师生作了题为《引力波探测的光学方法:首探与展望》的精彩讲座,让全校师生近距离地感受引力波探测的奥秘。据悉,近期倪教授将专门为上理工重建法布里-珀罗干涉仪,由于其中许多原理都可以移植到 LIGO(激光干涉引力波天文台)上,此举对我校人才培养可谓意义深远。本文为讲座部分内容摘编。

 

讲座现场


   引力波探测的科研精神:严谨+求真
  在讲座上,倪教授不仅从专业的角度分析了引力波探测的实验技术,同时也谈到了首探成功背后那发人深省的科研精神。引力波探测需要的是数以千计的科学工作者日复一日的坚守和细致。LIGO也是经历了长达几十年的探测过程,才最终得到震惊世界的结果。在 LIGO的背后是一个由 1004位来自世界各地的科学家组成的庞大科研团队,他们中一部分在探测前线工作,但是更多成员分布在全球各大高校中,他们平时通过邮件密切联系,由于时差,经常要在半夜的时候熬夜参加视频会议。但是所有的人都在为那来自遥远宇宙的第一个声音而日复一日地坚守着、等待着。即便13亿年前的宇宙涟漪已在 2015年 9月 14日 9:51到达了地球并被探测到,科研人员仍然在长达五个月的数据分析和反复验证之后,直到2016年2月11日才对外公布。在正式公布之前,团队中所有科研人员都对此绝对保密,甚至对家中的亲人都绝口不提。引力波探测科研工作者的严谨、求真的科学精神可见一斑。

 

日本大型低温引力波探测仪 KAGRA工作现场(材料来自倪维斗教授讲座)


   引力波探测成功的启示:敢为人先+十年磨剑
  引力波探测是典型的投资规模大、学科交叉多、国际合作紧密的大科学。这样庞大规模的科学探索远超出某个单一学科的范畴,也超出某一个大学或研究机构,甚至一个国家的能力。它必须有物理、天文、机械、激光、精密仪器、信息等方方面面的专家共同参与,在全球范围内联合攻关。据悉,在LIGO长达几十年的建设与探测过程中,其投资方美国国家科学基金会,已经先后在该项目上投入11亿美元,是该机构迄今最大的一笔研究投入。探测器主要由两个相互垂直的探测臂组成,每个臂长4公里,占地面积较大。再以日本在建的大型低温引力波探测仪 KAGRA为例,虽然早在1999年就提出了建设方案,但直到2010年才开始动工建设,总共花了5年的时间建立了单个臂长为3公里的地面以下的引力波探测仪,预计2017年投入正式使用。在这背后辛苦付出的是一个包括倪教授在内的,由200多位科技工作者组成的跨国团队。对于上理工接下来的引力波探测研究,倪教授建议说,“开始要快一点,但是不要过大。在做的过程中要有改善余地。一旦要建设地面探测仪,我们必须要有超越前人的意识和能力。目前发达国家3公里、4公里臂长都已经做过,我们建立10公里以上的探测仪才能走在世界前沿,不然在这个过程中很容易被人反超。”

 

日本大型低温引力波探测仪 KAGRA内部图(材料来自倪维斗教授讲座)

 

 

新闻中心 王丹、郭沁报道

原文刊于上海理工大学报第282期(总第522期)第一版