「當我們第一次發現引力波的時候，很多人都不相信這是真的！」

2017 年 10 月 3 日北京時間 17 點 45 分許，美國物理學家雷納·韋斯（Rainer Weiss）、基普·索恩（Kip Thorne）和巴里·巴里什（Barry Barish），因構思和設計激光干涉儀引力波天文台 LIGO，對直接探測引力波做出傑出貢獻，榮獲2017年諾貝爾物理學獎。三位諾獎得主對於這次獲獎都說了些什麼呢？

聽譯 金燁 金庄維

諾獎新聞發布會現場聯線韋斯教授

瑞典電視台記者：祝賀您，教授！我們剛剛聽到了引力波的聲音，您從中可以得知兩個黑洞合併的情況。我很好奇，在成功探測到引力波後，我們還能通過它了解些什麼呢？

韋斯教授：宇宙中有很多很多的事件能夠產生引力波。黑洞是最強有力的來源，但是還存在許多其他源頭，比如，中子星。它們本身是恆星演化的最後階段，還沒有成為黑洞。中子星在引力波探測史上收穫頗豐。一次間接但很重要的發現是在上世紀，物理學家因觀測到一對相互環繞的中子星，而被授予諾貝爾獎。通過兩顆中子星的環繞運動，我們可以知道這個過程中產生了引力波。這是引力波研究領域的重大發現。

還有一個就是超新星。超新星是恆星走到生命盡頭的階段，它們會急速坍縮。如果坍縮的過程不是沿著完美的球形（大部分時候的確如此），那它們也會瞬間發出強烈的引力波。我們從中可以得知超新星的活動情況。

最後，就是宇宙的引力波背景輻射，它們是來自整個宇宙的「雜訊」。

現在我們用於探測引力波的技術能夠發現，我們宇宙中哪些地方發生了能夠發出引力波信號的劇烈天體活動。

因此，引力波探測並不僅僅是一項技術上的突破，它能幫助我們探索宇宙、天體物理中的許多未解之謎。

ChannelRadio和Greenpost自由記者：您是否期待獲得諾貝爾獎？您知道自己被提名嗎？當您得到獲獎的消息時，您的第一反應是什麼呢？

韋斯教授：啊，這真是太棒了！我認為這份榮譽是對我們上千名科學研究人員努力的肯定。這項工作確實讓我們耗盡心力，從構思到建造探測器，我們奮鬥了將近四十年。一開始也會失敗，但是隨著技術慢慢成熟，到最後探測到引力波信號，我們非常非常激動。通過引力波，我們更進一步了解到宇宙中的活動，這非常奇妙。我們都相信我們將會明白很多目前未知的事物。現在，我們更加了解黑洞，了解中子星。通過天體活動釋放出的引力波，我們將能看到各種現象。這打開了一扇新科學的大門，幫助我們更加深入地探索我們的宇宙。

瑞典四台記者：當倫琴因為發現X射線獲得諾貝爾獎的時候，他本人也許不會想到一百多年之後，他的X射線被廣泛地用到日常醫療中。我想知道，您認為再過一百年以後，我們是不是會有小型設備來探測引力波？您推測一百年以後您的發現會有什麼實際用途？

韋斯教授：這個問題很有趣，我要好好想想。從現在出發想像未來的話，應該是改進探測器的靈敏度，這樣我們就能看到宇宙更深處的景象。特別是，如果我們希望看到宇宙最開始的階段，現在的探測器還不夠強大，也不夠靈敏。比如說，我們希望能看到整個宇宙中的黑洞，這樣就能知道宇宙在那時是如何演化的。隨著時間的推移，我們希望探測器能越來越靈敏。數學計算告訴我們，在宇宙誕生伊始，有大量引力波背景輻射產生。通過射電天文學，我們能看到由最初的輻射波驅動的宇宙後期演化。而引力波會告訴我們宇宙最開始時的有趣信息，希望將來我們能夠通過引力波來探索、研究宇宙學。

瑞典國家新聞署TT記者：我想知道當您第一次聽到引力波時，您的心情如何？

韋斯教授：在2015年9月，當我們第一次發現引力波的時候，很多人都不相信這是真的。因為我們有一個程序，會向探測器輸入信號，所以我們一開始就是這麼認為的。過了很長一段時間，大概2個月，我們才讓自己確信，我們看到的信號是來自外部世界的，是真實的引力波信號。起初我們真的不敢相信我們探測到了。當我們探測到更多這樣的引力波事件（來自黑洞的類似信號）後，我們就越發堅信我們成功了！

新聞發布會後記者採訪

韋斯教授

最初想要建造引力波探測器時，我們非常謹慎。其他人也想過建造引力波探測器。1962年，蘇聯的一個研究組就考慮過這個問題，他們在蘇聯的期刊上發表過一篇小文章，雖然不是利用干涉技術，但也是用光線來探測引力波。約瑟夫·韋伯（Joseph Weber）是第一個真正考慮探測引力波的人，他發明了韋伯棒。但在後期，他認為可能需要使用干涉儀來探測引力波。韋伯在1969年宣稱，他用三根韋伯棒看到了引力波。全世界，包括美國、歐洲、亞洲，都試圖重複韋伯的實驗，但都沒有成功。

1967年左右，我在教授廣義相對論時，萌生了最初的想法。我認為可以用更簡單的方式來解釋引力波和物質間的相互作用。考慮一個簡單的問題，當引力波到來時，懸浮在3維空間中的物體間的距離將發生怎樣的變化？我把這個問題作為課堂作業，布置給學生們。到了71年，大家（除了韋伯）都沒能用韋伯棒探測到引力波後，我花了一個夏天來考慮，我想我當年的課堂作業也許能夠用於探測引力波。這就是我對LIGO的最初設想。

我早期的主要貢獻在於解決了多種雜訊問題，這樣我們最終才探測到了引力波。

引力波探測器需要非常精確。雖然我們的思路非常直接：測量引力波經過時，光線在兩個垂直的方向上傳播相同距離的微妙時間差。計算非常直接，有些物理基礎的人都能完成。

難點在於，兩個1012的因子需要解決。一個是激光的波長是10-6米，我們的設計需要準確到10-18米,這是第一個1012的因子。這不是最難的，但這是1972年到2015年我們解決的最主要問題之一。第二個問題更為困難，就是要排除熱雜訊、地震雜訊等帶來的影響，確保鏡子不會因為這些雜訊而產生大於10-18米的移動。由於地球運動會帶來10-6米的影響，所以，這是另一個1012的因子。我們現在最為擔心的是量子雜訊。不過好在我們知道這些問題的存在，只是需要一些時間來解決。

空間是很難被扭曲的。假設我們發現的第一個引力波信號是由太陽發出的，那麼它對地球運動帶來的影響僅僅是10-6米。但是它的功率非常大，大約是1024W/cm2（太陽光的輻射功率大約是104W）。簡而言之，引力波是整個宇宙中最亮的。引力波引起的空間扭曲是極小的，而我們測量的就是這麼小的一個量。

我12月會來到斯德哥爾摩。（我之前來過一次，是諾獎頒發給John Mather和George Smoot的那次。我也曾是COBE項目的一員，和他們有過合作。）我願意給中學生們講講引力波，希望他們能對此有更好的了解。畢竟，他們是引力波探測事業的未來。

索恩教授

我一直相信引力波是可以被探測到的。我所在的時代有激光、大型計算機，技術的發展日新月異，我們對於引力波來源的了解也發生了變化。中子星和黑洞是最強的引力波來源。而在愛因斯坦的時代，這些都還不成熟。所以，他曾懷疑引力波是否能被探測到。

在接下來的幾十年，我想我們會看到很多。當現代天文學剛剛發展起來時，伽利略將他的望遠鏡指向天空，發現了木星的衛星。而現在，我們發現的是引力波。引力波能帶給我們關於宇宙的信息。我們不僅能看到雙黑洞，將來還會看到中子星碰撞、自轉的中子星、脈衝星等等。2030年，LISA項目開始運行後，我們還能探索宇宙的起源。我們將來一定會有很多意外之喜。

引力波探測斬獲諾獎在我的意料之中。我希望，這份榮譽屬於LIGO-Virgo合作組，屬於LIGO的科學家們，而不僅僅是Barish、Weiss和我。我們身處的這個時代，重大發現是大型合作組共同努力的結果。我期待諾貝爾獎委員會將來能用某種方式將榮譽授予整個大型合作組。

巴里什教授

科學目標和技術挑戰是我的兩大動力所在。技術挑戰並非無法克服，我們需要知道如何建造足夠靈敏的設備。在初代LIGO建成後，我們花了20年來提高靈敏度。現在，它已經相當精確。我們測到的第一個雙黑洞合併引力波信號的真實大小，大約只有一個質子產生的效應的千分之一。我們能夠如此精確地測量到引力波經過引起的變化，通過引力波的形狀確定它的來源，這真是讓人難以置信！這是對現代科技發展的證明，我們有最好的激光、調控和工程技術。這在50年前、30年前，甚至20年前都是無法達到的。

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