美引力波探測(cè)啟示：

基礎(chǔ)研究會(huì)帶科學(xué)發(fā)現(xiàn)來敲門

■本報(bào)記者 王佳雯

春節(jié)期間，美國LIGO科學(xué)組織憑借一則“直接探測(cè)到引力波”的消息，刷爆了朋友圈、微博、各大網(wǎng)站及傳統(tǒng)媒體版面，一時(shí)間“引力波”這個(gè)往日里略顯“高冷”的術(shù)語，竟成了普通人口中不斷談及的“潮詞”。

在各大媒體紛紛解析引力波的重要科學(xué)意義時(shí)，專家強(qiáng)調(diào)，引力波并不僅僅是探測(cè)宇宙天體過程的工具那么簡(jiǎn)單，它還有更廣闊的應(yīng)用空間。

阿里計(jì)劃負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員張新民告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，引力波其實(shí)還可用于研究高能環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）、弱電相變物理等領(lǐng)域。引力波的發(fā)現(xiàn)不僅僅對(duì)引力物理作出了檢驗(yàn)，另一方面也為粒子物理和基礎(chǔ)理論提供了重要觀測(cè)窗口。事實(shí)上，引力波還有一個(gè)重要作用被很多人所忽視——“引力波與對(duì)撞機(jī)物理的互補(bǔ)”。

常規(guī)的粒子對(duì)撞實(shí)驗(yàn)，就是拿一個(gè)個(gè)基本粒子對(duì)撞來產(chǎn)生新的粒子，但這樣的實(shí)驗(yàn)不免受到地球環(huán)境和人類技術(shù)的限制?！耙Σㄊ谴笮偷奶祗w對(duì)撞等方式產(chǎn)生的，這如同宇宙中天然制備好的超大型對(duì)撞機(jī)?！敝袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院教授蔡一夫說，因而它也成為科學(xué)家眼中用來檢驗(yàn)粒子物理理論模型的重要手段。

事實(shí)上，愛因斯坦早在百年前就預(yù)言了引力波的存在，但由于技術(shù)等多方面的限制，到今天其預(yù)言才得以印證。引力波探測(cè)的實(shí)驗(yàn)原理，其實(shí)幾十年前就已出現(xiàn)，但遺憾的是，當(dāng)時(shí)的精度不夠、實(shí)驗(yàn)規(guī)模也有限，并未取得實(shí)質(zhì)性的突破。因而，蔡一夫指出，時(shí)至今日科學(xué)家才探測(cè)到引力波，并非單單是技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)，而是由整個(gè)基礎(chǔ)物理研究發(fā)展所決定的。

以LIGO此次探測(cè)到的引力波為例，該引力波由黑洞并合產(chǎn)生，在探測(cè)前需要通過天文手段確定黑洞的存在及其并合的動(dòng)力學(xué)過程。“可見這不僅僅是引力波物理的單方面成就，更是整個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)的成果?！辈桃环虮硎?。

采訪中，專家強(qiáng)調(diào)，科學(xué)發(fā)展本身有其規(guī)律，為了科學(xué)突破而突破的做法是不可取的。蔡一夫解釋稱：“大多數(shù)革命性的科學(xué)突破都是偶然事例中發(fā)生的，而這背后的必然性則是科研人員長(zhǎng)期不懈的努力，和整個(gè)國家長(zhǎng)期穩(wěn)定的支持。”

美國麻省理工學(xué)院物理系研究員蘇萌也對(duì)上述觀點(diǎn)表示了認(rèn)可，他指出，引力波探測(cè)十分困難，LIGO此次能夠成功可謂“二十年磨一劍”。

此次美國引力波探測(cè)，也引起了國內(nèi)科學(xué)家的反思：為什么國內(nèi)的科學(xué)研究沒有獲得如此重要的科學(xué)突破？

事實(shí)上，我國的引力波探測(cè)項(xiàng)目也在不斷發(fā)展中。原初引力波的探測(cè)是引力波領(lǐng)域研究的下一個(gè)重要科學(xué)目標(biāo)，我國科學(xué)家正在積極籌建我國第一個(gè)搜尋原初引力波的望遠(yuǎn)鏡。西藏的阿里地區(qū)被視為北半球原初引力波觀測(cè)的理想地址。中科院高能所副研究員李虹說，初步打算將設(shè)備安裝在阿里觀測(cè)站，但未來還將在附近選取更高更好的觀測(cè)點(diǎn)，“海拔越高、水汽含量越少，干擾就越小，才有可能找尋到原初引力波留下的痕跡，打開北天尋找原初引力波的新窗口”。

原初引力波被蘇萌視作下一個(gè)引力波的重要突破口，他表示借助我國獨(dú)特的地理優(yōu)勢(shì)，國內(nèi)的相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)抓住發(fā)展基礎(chǔ)科學(xué)的這一重要機(jī)遇期。

雖然，目前美國是唯一一個(gè)探測(cè)到引力波的國家，但我國引力波探測(cè)項(xiàng)目與LIGO的觀測(cè)頻段不同，應(yīng)用的技術(shù)也有所差異，專家認(rèn)為，一旦我國相關(guān)項(xiàng)目探測(cè)到引力波，將實(shí)現(xiàn)新的科學(xué)目標(biāo)。

“我們現(xiàn)在努力地推動(dòng)阿里項(xiàng)目，就是希望通過我們微薄的力量在中國建設(shè)起一個(gè)長(zhǎng)期有效的基礎(chǔ)科學(xué)項(xiàng)目。”蔡一夫說，“只有具備這份堅(jiān)持和信念，那些重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)才會(huì)敲開我們的門，而不是我們?nèi)デ盟鼈兊拈T?！?/p>

《中國科學(xué)報(bào)》 (2016-02-16 第1版 要聞)