http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-10-
北京时间10月3日下午5点45分，2017年诺贝尔物理学奖揭晓，3位美国科学家Rainer Weiss, Barry C. Barish和Kip S. Thorne获奖。获奖理由是“对LIGO探测器和引力波观测的决定性贡献”。其中，Rainer Weiss独享一半奖金，Barry C. Barish和Kip S. Thorne分享另一半。奖金共900万瑞典克朗。
Rainer Weiss
Rainer Weiss，1932年出生于德国柏林。1962年从美国MIT获得博士学位。现为MIT物理学教授。
Barry C. Barish
Barry C. Barish，1936年出生于美国奥马哈。1962年从美国加州大学伯克利分校获得博士学位。现为美国加州理工学院物理学教授。
Kip S. Thorne
Kip S. Thorne，1940年出生于美国罗根。1965年从美国普林斯顿大学获得博士学位。现为美国加州理工学院理论物理学教授。
引力波终被捕捉
2015年9月14日，人类首次观测到宇宙中的引力波现象。早在百年前，阿尔伯特·爱因斯坦就预测了引力波的存在，引力波由两个黑洞相互碰撞而产生。位于美国的LIGO探测器捕获的引力波信号经过了13亿光年才到达地球。
这个引力波信号到达地球时，已变得十分微弱，但对天体物理学而言，已算是一次带来希望的突破了。引力波成为人们观测太空中各种极端现象和检验人类认知极限的一种全新方式。
LIGO，全称“激光干涉引力波天文台（the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）”，是一个汇集了20多个国家1000多名科研人员的合作项目。他们一起实现了一个长达50年的愿景。2017年诺贝尔奖的获得者们带着热情和决心，为LIGO的成功作出了难以估计的贡献。Rainer Weiss、Kip S. Thorne和Barry C. Barish三位科研先锋，带领大家完成了该项目的实施，确保了过去40年的努力没有白费——引力波终被观测到。
在上个世纪70年代中期，Rainer Weiss就对干扰引力波观测的背景杂音的各种可能来源进行了分析，并设计出一种激光干涉仪来消除这种杂音。不久后，Kip S. Thorne和Barry C. Barish也确信：引力波可以被观测到并将给我们对宇宙的认知带来一场变革。
引力波以光速传播，充满了整个宇宙，爱因斯坦在他的《广义相对论》中如此描述。当物质加速时，引力波便会产生，那感觉就像是冰上舞者作皮鲁埃特旋转时，又或是两个黑洞相互围绕着做旋转运动时带来的变化。不过爱因斯坦认为，引力波可能无法测量。LIGO项目的成就在于，当引力波到达地球时，两台大型激光干涉仪成功地检测到了这种比原子核运动还要小数千倍的细微变化。
迄今为止，所有的电磁辐射和粒子，比如宇宙射线和中微子，都已被用来探索宇宙。然而，引力波却是时空干扰的直接证据。这是全新和迥异的东西，开启了未知的世界。大量的新发现在等待着有志者，等着他们去捕捉引力波并解读其中的信息。
[科学网]
相关报道
探测“时空的涟漪”——解读2017诺贝尔物理学奖成果
10月3日，在瑞典斯德哥尔摩，获得2017年诺贝尔物理学奖的三名美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什、基普·索恩（从左至右）的照片在新闻发布会上展示。瑞典皇家科学院3日宣布，将2017年诺贝尔物理学奖授予美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他们为发现引力波作出的贡献。新华社发（石天晟 摄）
新华社北京１０月３日电（记者胡丹丹 黄堃）我们可以通过倾听声音来分辨乐器的种类和质地，物理学家也通过类似方式来研究宇宙。引力波就是这样一种“时空的涟漪”，它能被极为灵敏的探测器“听”到，向我们传递宇宙的信息。
美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩获得２０１７年诺贝尔物理学奖，就是因为他们在“激光干涉引力波天文台”（ＬＩＧＯ）项目和发现引力波方面的贡献。
首先，什么是引力波？
根据爱因斯坦的相对论，时空是可以弯曲的，有质量的物体在其中运动，就会产生引力波。这就好比石头丢进水里会产生水波，引力波因此常被称作“时空的涟漪”。
但普通物体产生的这种引力波极为微弱，连爱因斯坦自己也认为很可能无法观测到。事实上，ＬＩＧＯ项目所观测到的两个黑洞合并产生的引力波，在仪器中只引起了比原子核还要小得多的变化。
爱因斯坦发表相对论百年来，许多预言，如水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实，但引力波一直没有被探测到。因此，引力波又被称作广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。
第二，如何探测到引力波？
今年的获奖者创建和领导了ＬＩＧＯ项目，该项目有两个引力波探测器，分别建在相距３０００公里的美国路易斯安那州利文斯顿市与华盛顿州小城汉福德市。每个探测器有两个Ｌ型的长臂，每个“臂长”为４公里。
这样巨大的实验装置，是为了通过长距离的激光干涉，尽可能放大引力波的影响。当源自遥远宇宙的引力波传到地球时，在实验装置中只会引起相当于原子核万分之一大小的变化。如此微弱的信号也能被这套装置探测到。研究人员认为，这是迄今最精密的科学测量设备。
２０１５年９月１４日，ＬＩＧＯ项目终于探测到来自于１３亿年前一个双黑洞系统合并的引力波信号。随后，科学界又三次探测到了引力波。最后一次是在今年９月２７日，美国和欧洲两个引力波项目组宣布，首次共同在８月１４日探测到一次引力波事件。
第三，引力波有什么用？
引力波开启了人们认识宇宙的新途径。过去科学界探测宇宙，多是依靠光学望远镜、射电望远镜等手段，而引力波是与光不同的信息载体。
通过分析引力波信号，我们可以判断出遥远宇宙中发生了什么。比如２０１５年的这次引力波事件，可以推断出两个黑洞合并前的质量分别相当于３６个和２９个太阳质量，合并后的总质量是６２个太阳质量，相当于３个太阳质量的能量以引力波的形式在不到１秒的时间内释放，是宇宙中的一场巨变。
引力波的波形特征与声波相似，这也是为什么科学家曾将其转换成声波，作为“宇宙的声音”播放出来。通过探测引力波来分析宇宙中的各种事件，就像根据乐器声波判断乐器的质地种类，以及乐手的演奏手法。
首次发现引力波时，ＬＩＧＯ项目组发言人、路易斯安那州立大学物理学家加布里埃拉·冈萨雷斯说：“这一发现是一个新时代的开端，引力波天文学现在成为现实。”
至于引力波在实际生活中有什么应用，科学家说，包括时空旅行这样的科幻设想还早得很，而利用引力波的宇宙通信目前来看也很遥远。不过引力波的发现无疑打开了一扇新的大门，给未来增加了更多新的可能。
[科学网]
他们听见了宇宙的声音——记2017年诺贝尔物理学奖获得者
新华社北京１０月３日电 他们听见了宇宙的声音－－记２０１７年诺贝尔物理学奖获得者
新华社记者彭茜 郭爽
在一片嘈杂的背景噪音中，一声“噗”的清脆声响，如水滴落水，持续时间短暂得不到１秒，这正是由引力波转化成的宇宙之声。
这个声音源自１３亿年前一个双黑洞系统的合并，由此产生的引力波信号经过１３亿年漫长旅行，于２０１５年９月１４日抵达地球，被“激光干涉引力波天文台”（ＬＩＧＯ）的两个探测器捕捉到。
２０１７年１０月３日，为探听到这一“宇宙之声”作出贡献的美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩被授予诺贝尔物理学奖。
他们性格各异，组成了一支互补的团队：韦斯来自美国东岸的麻省理工学院，是位言行稍显拘谨的实验物理学家；索恩来自西岸的加州理工学院，是位风趣活跃的理论物理学家，与韦斯是ＬＩＧＯ的联合创始人；巴里什也来自加州理工学院，曾主持过国际直线对撞机项目（ＩＬＣ），因优异的科研管理经验而担当ＬＩＧＯ项目主任。
遗憾的是，ＬＩＧＯ联合创始人、英国实验物理学家罗纳德·德雷弗于今年３月去世，未能见证这一荣誉。他与韦斯、索恩共同获得２０１６年邵逸夫天文学奖。
雷纳·韦斯－－ＬＩＧＯ的“发明者”
雷纳·韦斯的生日是９月２９日，对于刚过完８５岁生日的他来说，诺奖是最好的生日礼物。
“我认为这是对背后千名科研人员的认可”，他接受当地媒体采访时说。
此前他已获得很多奖项，他甚至说，这些奖令他有些不安，“我会用９０％的奖金帮助研究生，但我并不是一个英雄”。
出生于德国的韦斯在上世纪７０年代就提出了用激光干涉技术来探测引力波的实验构想，这是ＬＩＧＯ装置的基础。随后，韦斯遇到了索恩，二人仔细研究了探测引力波的可行性。韦斯推动了仪器方面的科学研究，使得ＬＩＧＯ相关设备达到了足够的灵敏度和稳定性，最终捕捉到了“宇宙之声”。
２０１５年第一次探测到引力波后，韦斯和索恩紧紧拥抱在一起。韦斯说：“如果我们能把这一消息告诉爱因斯坦，那么他的表情一定会很好玩。”百年前，爱因斯坦在广义相对论中预言了引力波的存在。
基普·索恩－－ＬＩＧＯ的“代言人”
“引力波将成为未来几年、几十年甚至几个世纪人类探索宇宙的强有力工具，” ７７岁的基普·索恩获奖后接受媒体采访时说，“这是全人类的胜利。”
不过，他说１０００多名参与引力波探测工程的科学家没能分享这一奖项，“有些令人失望”，但他还是十分荣幸能够代表他们接受这一荣誉。
擅长科普写作，语言表达能力极强的索恩被认为是美国引力波探测项目公认的“代言人”。１９７０年，年仅３０岁、打扮“嬉皮”的他成为加州理工学院历史上最年轻的教授。他“任性”地依照个人兴趣，开创了物理学多个分支领域，促成了引力波探测各相关领域研究的大发展。
ＬＩＧＯ科学合作组织的研究成员、加州理工学院物理学教授陈雁北在上世纪９０年代曾是索恩的学生。他对新华社记者说，索恩推动了引力波探测研究合作，帮助搭建了整个研究理论框架，促成了这一领域研究“大生态”的发展。
索恩不仅对科研充满激情，还是一位在文学和艺术领域游刃有余的“跨界达人”。２００９年退休后，他前往好莱坞参与电影制作。首部电影便是著名的《星际穿越》，索恩担任科学顾问。这部科幻电影成为很多物理课堂的必放影片。
索恩撰写的科普书籍被翻译成多国语言，其科普演讲节目在媒体上反复播放，他推动科幻小说新的创作方向……正是索恩等人的努力，让全世界无数年轻人开始对引力波、相对论、时间旅行等话题着迷，激发更多年轻人投身自然科学探索。
巴里·巴里什－－ＬＩＧＯ的“大主管”
对于８１岁的巴里·巴里什来说，获得诺贝尔奖是“意料之中”的事。
他特意设了一个闹钟，等着接诺贝尔奖团队的电话。果然，电话在凌晨２：４１分响起，早于他的设定闹钟４分钟。
“虽然我们有一些预期，但瑞典皇家科学院的保密工作还是做得非常好，”他告诉美联社记者。
曾主持过国际直线对撞机项目的巴里什在科研项目管理方面特别有一套，威望极高。早期ＬＩＧＯ项目内部也曾充满竞争、矛盾和对立，一度关系僵化。负责该项目的加州理工学院和麻省理工学院“脾气”和“秉性”各异，在合作中遇到很多问题。直到加州理工学院找到巴里什来主持实验工作，才逐渐把两个学校的合作拉上正轨。
他于１９９７年至２００６年担任ＬＩＧＯ项目主管，把早期“各自为政”的几个研究小组，成功转化为由１０００多名科学家参与的高效的国际大科学合作工程。他在采访中说，是科学目标和不断的技术挑战激励着他坚持走下去。
美国《科学》杂志在一篇关于巴里什的报道中写到：“他虽然没有发明ＬＩＧＯ，但是他让ＬＩＧＯ成为了现实。”
[科学网]
相关评论
曹则贤研究员点评2017年诺贝尔物理学奖
北京时间10月3日 17点50分，瑞典当地时间11点50分，瑞典诺贝尔委员会宣布将2017年度的诺贝尔物理学奖授予美国物理学家韦斯(Rainer Weiss), 巴里什(Barry Clark Barish) 和 索恩(Kip Stephen Thorne), 以表彰他们为LIGO 探测器建设以及引力波探测所作出的贡献(For decisive contributions to the LIGO detector and the observation of gravitational waves). LIGO是英文Laser interferometer gravitational-wave observatory (激光干涉仪引力波探测装置)的首字母缩写。三位获奖者中，外斯是最早提出用激光干涉仪探测引力波并作噪声分析的，巴里什对建立LIGO作出了关键贡献，而索恩的贡献则在于引力波探测和LIGO的理论方面。具体地，
韦斯，1932年生，美国MIT退休教授，是激光干涉测量技术的发明人。外斯热衷于引力物理和天体物理的研究，曾任COBE (cosmic background explorer，宇宙背景探测器)科学探测团队的主席。
巴里什，1936年生，美国加州理工退休教授，从1997年起担任LIGO项目的主任。
索恩，1940年生，美国加州理工退休教授，长期从事引力物理和天体物理研究，是广义相对论专家。其和惠勒合作撰写经典著作《引力》一书时不过33岁。关于引力波强度和可探测到的时间序列之特征的预测，是导致索恩此次获奖的主要原因。
引力波是法国科学家、科学多面手庞加莱于1905年率先提出的概念。与加速电荷会发射电磁波作类比，则有理由认为加速运动的质量也应该产生引力波。 从1907年 到1916年初，爱因斯坦历经8年多建立起了广义相对论，或者说引力理论，其关于大质量物体附近光线弯曲的预言于1919年被证实，这奠定了爱因斯坦和广义相对论在物理学史上的地位。广义相对论的主要内容是爱因斯坦的引力场方程。 1918年，爱因斯坦在一篇名为“论引力波(Über Gravitationswellen) ”的文章中深入探讨了引力波问题，给出了引力波方程。美国科学家赫尔斯(R. A. Hulse) 和泰勒(J. H. Taylor Jr.)于1974年发现脉冲双星的轨道在不断减小，这可以用引力波导致能量损耗的机理来解释，算是间接观测到了引力波，两人因此获得了1993年度的诺贝尔物理学奖。2016年2月11日， LIGO首次宣布此前于2015年9月14日利用臂长达4公里的激光干涉仪直接探测到了来自离我们13亿光年的两个黑洞合并事件造成的引力波。 今年六月，LIGO和VIRGO (欧洲的引力波探测装置)同时宣布了第三个引力波事件。这次三位从事LIGO 建设和引力波探测的科学家获奖，科学家圈子里已早有猜测。
所谓的引力波方程，是爱因斯坦对自己的引力场方程又作了弱场近似导出来的结果，那个引力波的波动方程骨子里头依然是作为狭义相对论出发点的麦克斯韦电磁波动方程，尽管在引力的语境中，爱因斯坦注意到引力波是四极辐射，辐射源应该是转动哑铃那样的质量分布，比如双星体系。此外，关于波动信号探测，理论上任何一点上获得的时间序列信号，都不足以反演出波源的信息。因此，关于空间中大质量物体合并机制的研究以及探测，未来也许还有更多的工作要做。 当然了，仅就LIGO能达到的对远处微小振动探测的精度而言，其获得诺贝尔奖也不为过。对于此次引力波探测获得诺贝尔物理奖，我的同事、中国科学院半导体物理研究所姬杨研究员此前数日的评论或许是最得体的：“这次的物理奖要给引力波了，我是很不以为然的——不是说这个工作不重要，而是说没必要这么急。一百年前给爱因斯坦授奖的时候，那是多么谨慎…” 有必要提一句，爱因斯坦本人并没有因他建立狭义相对论和广义相对论而获诺奖，其最终是因为对光电效应的诠释而获得了1922年度补发的1921年度诺贝尔奖。爱因斯坦是在前往日本访问的途中在上海霞飞路短暂停留时被告知终于获得诺奖的。
自1901第一届物理诺奖颁发给发现X-射线的德国物理学家伦琴以来，至今共颁发了111届。（曹则贤 中国科学院物理研究所）
[科学网]