中國啟動“引力波”探測工程

A technician inspects one of the US laboratory's core optics (mirrors) by illuminating its surface at different angles.Caltech / MIT / Ligo LAB

A new gravitational waves research project is awaiting governmental approval as China steps up its efforts to study the phenomenon, after a team of US scientists announced their historic discovery of gravitational waves on Thursday.

11日美國一支科學(xué)家隊(duì)伍宣布發(fā)現(xiàn)“引力波”后，中國也加快了研究此現(xiàn)象的步伐，一項(xiàng)關(guān)于引力波的新研究項(xiàng)目正等待政府批準(zhǔn)。

“引力波”(gravitational waves)也稱重力波。100年前，愛因斯坦首次在廣義相對論(General Theory of Relativity)提到了這個(gè)詞。石頭被投進(jìn)水中會有波紋產(chǎn)生，而黑洞等質(zhì)量巨大的天體在劇烈運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的“時(shí)空漣漪”(ripples in the space-time)，則被稱為引力波。

引力波很可能蘊(yùn)含著宇宙誕生的巨量信息，引力波的發(fā)現(xiàn)，將能為大爆炸理論(the big bang theory)和宇宙膨脹理論(the Inflation Theory)等各種預(yù)見性理論找到證據(jù)。

有人擔(dān)心，美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)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)致中國本土引力波探測工程(China's domestic gravitational waves project)“天琴計(jì)劃”意義大減。對此相關(guān)人士表示，此次美國發(fā)現(xiàn)引力波對“天琴計(jì)劃”并無太大影響。LIGO此次發(fā)現(xiàn)引力波是孤立事件(an isolated event)，仍需其他引力波實(shí)驗(yàn)支持(require support from further experiments)。

“天琴計(jì)劃”已經(jīng)于2015年7月份正式啟動，部分關(guān)鍵技術(shù)研究已有具體進(jìn)展(made progress on some key technologies)，目前正在立項(xiàng)中。

據(jù)悉，“天琴計(jì)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(ranging)，以期獲得關(guān)鍵性的月地測距技術(shù)。第二步，發(fā)射一顆衛(wèi)星來驗(yàn)證愛因斯坦廣義相對論的重要假說“等效原理”(equivalence principle)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(gravitational field)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(launch three high-orbit satellites)進(jìn)行引力波探測。

完成全部四個(gè)子計(jì)劃，大約需要20年的時(shí)間，投資大約150億元。我國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)研究了20多年了)，第二是人才儲備不足(poor reserve of talents)。針對這種情況，中山大學(xué)會與MIT等著名研究機(jī)構(gòu)正在加大人才交流與技術(shù)合作，盡量縮小與發(fā)達(dá)國家在引力波研究方面的差距。