中國天琴計劃欲四步探測引力波 與美目標(biāo)不同

連日來，全世界的輿論場被一個有關(guān)引力波的消息激起巨大漣漪。“我們登上了這個‘月球’。”美國“激光干涉引力波天文臺”(LIGO)執(zhí)行主任戴維·賴茨11日這樣形容這一發(fā)現(xiàn)。2015年9月14日，他們利用LIGO探測器探測到來自于兩個黑洞合并的引力波信號。13日在接受《環(huán)球時報》記者采訪時，中國科學(xué)院國家天文臺研究員茍利軍用了個比喻解釋引力波。他說，如果把時空比喻成大海，那么天體就像是海中的生物。生物晃一下尾巴，就會產(chǎn)生向外傳播的水波，天體如果產(chǎn)生對時空的擾動，也會產(chǎn)生一種波，這就是引力波。

美國《紐約時報》網(wǎng)站11日的文章稱，引力波產(chǎn)生于黑洞邊緣即“視界線”附近，也就是所謂的“宇宙出口”，任何事物在經(jīng)過這里之后便將永遠(yuǎn)無法返回。

茍利軍說，這涉及到人們對引力的看法。最早，牛頓認(rèn)為蘋果會從樹上掉下，是因為有質(zhì)量的物體之間就會有引力。但后來愛因斯坦提出另外一種看法，我們看到的“吸引”其實是質(zhì)量巨大的物體對空間造成了彎曲。正如我們把球放在一個斜坡上，它自然會往坡底運動。

引力波的發(fā)現(xiàn)被稱為愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最后一塊缺失的“拼圖”。這歸功于LIGO：位于華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓的兩臺巨大儀器，正是它們探測到了13億年前兩個黑洞驚世碰撞所產(chǎn)生的“時空漣漪”。西班牙《阿貝賽報》2月11日引用了黑洞領(lǐng)域?qū)＜一艚鸬目捶?，這位現(xiàn)代科技巨匠表示，探測引力波的能力有可能對天文學(xué)產(chǎn)生革命性的影響。

在中國，中山大學(xué)珠海校區(qū)的鳳凰山下將建立一萬多平方米的超靜實驗室，山上建立一個天文觀測站。這是中國本土引力波探測工程“天琴計劃”的一部分。中山大學(xué)天文空間科學(xué)研究院院長李淼13日告訴《環(huán)球時報》記者，“天琴計劃”于2015年7月正式啟動，部分關(guān)鍵技術(shù)研究已經(jīng)有具體進(jìn)展，目前正在立項當(dāng)中。此前媒體所稱“‘天琴計劃’即將獲得國家立項”的說法不準(zhǔn)確。他說，整個“天琴計劃”的投資很難估計，用時大概需要15-20年。

據(jù)李淼介紹，“天琴計劃”的具體目標(biāo)主要分四步：第一步，開展地球與月亮之間的測距，以期獲得關(guān)鍵性的月地測距技術(shù)。這項工作雖然美國已經(jīng)做過，但對于中國而言還是首次。第二步，發(fā)射一顆衛(wèi)星來驗證愛因斯坦廣義相對論的重要假說“等效原理”以及廣義相對論的其他細(xì)節(jié)。第三步，發(fā)射兩顆衛(wèi)星測量地球重力場的分布，這也與我國礦藏、水源等資源息息相關(guān)，并為第四步做技術(shù)準(zhǔn)備。最后一步是發(fā)射三顆高軌衛(wèi)星進(jìn)行引力波探測。

有人擔(dān)心，美國方面的發(fā)現(xiàn)是否意味中國在這一領(lǐng)域的研究“晚了一步”，從而導(dǎo)致研究意義大減？李淼說，此次美國發(fā)現(xiàn)引力波對“天琴計劃”并無太大影響。LIGO此次發(fā)現(xiàn)引力波是孤立事件，仍需其他引力波實驗支持。中美兩國探測的源完全不一樣，科研目標(biāo)也有所區(qū)別。中方的測距與美方差別很大，中方的測距(兩顆衛(wèi)星之間的距離)是十幾萬公里，遠(yuǎn)大于美國。茍利軍也持同樣看法。他說，引力波的研究是一項長期的任務(wù)，舉個簡單的例子，假如美國制造了一架天文望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一顆天體，那我們是不是只靠美國的望遠(yuǎn)鏡來觀測宇宙就可以了？顯然不是，一項研究需要各個國家的共同努力來進(jìn)行。

“美國、歐洲以及日本等主要經(jīng)濟(jì)體都有計劃研究引力波，中方日后一定會在此領(lǐng)域加大研究力度。”李淼說。美國《大西洋月刊》網(wǎng)站11日稱，發(fā)現(xiàn)引力波的更為重要的意義，在于它標(biāo)志著宇宙研究新時代的開始：引力波天文學(xué)的到來。宇宙已經(jīng)因此變成了一個有趣得多的地方。文章同時指出，這僅僅是個開端。歐洲規(guī)模相仿的引力波觀測臺(它正在進(jìn)行與LIGO類似的升級)以及日本的“神樂”探測計劃將提供另外兩個觀測項目，從而組成一個全球引力波網(wǎng)絡(luò)。

李淼承認(rèn)，中方目前在引力波研究方面與美國等國家還有一定差距。“第一是研究起步較晚(美國已經(jīng)研究20多年)，第二是人才儲備不足。針對這種情況，中山大學(xué)會與一些著名研究機(jī)構(gòu)加大人才交流與技術(shù)合作，促進(jìn)中國在引力波研究方面的發(fā)展，在人才儲備上加大力度，盡量縮小與發(fā)達(dá)國家在引力波研究方面的差距。”他預(yù)測，引力波實驗日后會助力形成引力波天文學(xué)，研究引力波的天文機(jī)構(gòu)將越來越多。中方日后一定會在此領(lǐng)域加大研究力度。（范凌志 蔻杰）