诺奖得主巴里·巴里什11月来华:引力波有多难测?这位诺奖得主用了二十年回答(诺奖得主弗里德曼) ypxx.net

2017年诺贝尔物理学奖得主、LIGO项目核心领导者巴里·巴里什(Barry C. Barish)将于11月来华开展学术交流。

在谈论这次来华之前,有一个问题值得先想清楚:引力波到底有多难测,为什么值得一个科学家押上二十年,又为什么值得一次诺贝尔奖?

巴里什的科学生涯,就是对这三个问题的回答。

先把基本事实列清楚

人物:巴里·巴里什,2017年诺贝尔物理学奖得主。

贡献:领导激光干涉引力波天文台(LIGO),推动人类首次直接探测引力波。

来华:11月来华开展学术交流,具体安排以各主办机构官方发布为准。

第一个问题:引力波到底有多难测

1916年,爱因斯坦根据广义相对论预言,大质量天体的剧烈运动会在时空中激起涟漪,这就是引力波。

但这个预言有一个尴尬之处:效应太微弱了。引力波扫过地球时引起的空间形变,相当于在数公里尺度上只变化不到一个原子核的直径。微弱到连爱因斯坦本人都认为,人类大概永远测不到它。

要测到这个量级的信号,仪器必须做到两件事:足够灵敏,同时排除一切干扰——地震、风声、温度波动,任何一点噪声都比信号本身大得多。

这就是LIGO要解决的问题。这也是它长期被认为"不可能"的原因。

第二个问题:为什么值得押上二十年

1994年,巴里什接手LIGO的领导工作,后来担任项目主任。

他接手时的局面并不好看:经费承压,技术上被质疑,项目迟迟看不到观测成果。他做的几件事,后来被认为是决定性的——推动探测器技术持续升级,重组并扩大科学合作组织,把一个高风险项目带入稳定运行。

2015年9月14日,答案出现了。两台相距约3000公里的探测器,同时捕捉到13亿年前两个黑洞并合产生的引力波信号。人类第一次直接"听见"了引力波,爱因斯坦一百年前的预言成为观测事实,引力波天文学由此诞生。

2017年,巴里什与基普·索恩(Kip S. Thorne)、雷纳·韦斯(Rainer Weiss)共同获得诺贝尔物理学奖,获奖理由是对LIGO探测器及引力波观测的决定性贡献。三人的分工刚好拼成完整链条:韦斯奠定探测器概念,索恩提供理论预言,巴里什让这一切真正运转起来。

从接手到获奖,二十三年。大科学装置的时间尺度,就是这样。

第三个问题:为什么这件事值得一个诺贝尔奖

因为第一次探测不是终点,而是一门新观测科学的起点。

引力波给人类提供了观测宇宙的全新手段。此后全球观测网络不断扩容,黑洞并合、中子星碰撞等事件被持续捕捉,人类对重元素起源、宇宙膨胀速率等基础问题的认识不断刷新。

同时,LIGO背后的能力——亚原子尺度精密测量、极端噪声抑制、跨国大科学装置组织管理——正在向精密仪器、高端传感、深空探测等领域持续外溢。基础研究与工程技术之间的这条通道,是巴里什几十年生涯的另一重价值。

这位1936年出生于美国内布拉斯加州奥马哈的物理学家,在加州大学伯克利分校获得博士学位后长期任教于加州理工学院,现为加州理工学院荣休教授,并先后受聘于加州大学河滨分校与石溪大学。除LIGO外,他还领导过国际直线对撞机(ILC)的全球设计,获得过美国国家科学奖章。实验高能物理与引力波物理,两条线他都走到了最深的地方。

科学家来华,值得看的是什么

近几年,诺贝尔奖、图灵奖得主到访中国高校和科研机构越来越频繁,这是基础科学交流热度上升的一个切面。

但这类消息真正值得讨论的不是行程,而是三件事:

议题是否真实——交流要围绕科学家真正的研究积累展开,头衔不是活动装饰。

匹配是否准确——科学家的方向与邀请方想讨论的议题是否真正对得上。

表达是否合规——出席学术交流,不等于为任何机构或产品做认证、背书。

换句话说,真正有价值的合作,往往先有一个说得清楚的科学问题,再去找研究方向匹配的人,而不是反过来。

来华期间,可探讨哪些合作

巴里什教授的研究覆盖引力波探测、精密测量、大科学工程组织管理、高能物理及基础科研成果转化等方向,与精密仪器、高端传感器、深空探测、航空航天、高性能计算、科学装置建设等领域的企业议题高度契合。可探讨的合作形式包括:

主题演讲——科学峰会、行业论坛、企业年会、品牌发布会;

企业交流——高管对话、研发团队交流、企业探访;

专业访谈——围绕企业关注的技术议题进行深度对话;

荣誉科学顾问/首席科学家——研究方向匹配前提下,探讨长期专业合作。

快速说清

他为什么拿诺贝尔奖?

2017年诺贝尔物理学奖,巴里什与基普·索恩、雷纳·韦斯共同获奖,理由是对LIGO探测器及引力波观测的决定性贡献。他在项目关键阶段接手领导工作,是2015年首次探测得以实现的核心组织者。

引力波探测有什么用?

它给了人类观测宇宙的全新手段:研究黑洞、中子星、宇宙膨胀。其背后的精密测量与大科学工程经验,也对精密仪器、传感、深空探测等技术领域有持续的外溢价值。