《科学美国人》的Josh Fischman与著名天体物理学家和广义相对论专家Kip Thorne就LIGO项目发现引力波进行了交谈。
史蒂夫·米尔斯基:嗨。史蒂夫·米尔斯基为您带来《科学美国人》的科学讲座。今天是2016年2月11日。当数以百计的记者和成群结队的电视摄像机在华盛顿特区的国家记者俱乐部里相互挤来挤去，以获得一个良好的视角时，你可能会认为总统正在说话。但今天，是天体物理学家，因为研究人员宣布他们终于有了引力波存在的证据，这是第一次观察到时空结构中的涟漪，这证实了一个世纪前爱因斯坦对引力波存在的预言。我们讨论的引力波来自于13亿光年远的两个黑洞的碰撞，这意味着碰撞发生在13亿年前，但引力波只是在几个月前到达我们的星球。他们被激光干涉引力波天文台的LIGO实验发现。LIGO实际上由两个独立的设施组成，一个在路易斯安那州，另一个在华盛顿州。他们都必须发现相同的现象，才能使观察有意义。
我们的网站www.scientificamerican.com有一批关于LIGO和这一发现的新文章。今天早上在国家新闻俱乐部的天体物理学家之一是基普·索恩。他是加州理工学院的费曼理论物理学名誉教授。他与人合著了广义相对论的标准文本《万有引力》，他还写了畅销书《黑洞与时间扭曲:爱因斯坦的惊人遗产》。他也是LIGO项目的创始人之一。宣布之后，索恩与《科学美国人》华盛顿特区分社社长乔希·费奇曼(Josh Fischman)讨论了这一发现。你会听到索恩解释说，实验人员观察到的绝对不是盲目注射。正如Davide Castelvecchi在《自然》杂志最近的一篇文章中指出的那样，盲注是一种故意注入探测器的错误信号，目的是训练LIGO的数据分析团队，而这正是他们看到的信号所没有的。这是真的。你听到的第一个声音是基普·索恩，接着是乔希·费奇曼。享受。
基普·索恩:第一次观测到引力波，第一次观测到黑洞碰撞，第一次观测到时空非线性动力学，有很多第一次。
乔什·费奇曼:现在，你，在你的结语中，把这个技术比作文艺复兴时期的艺术，我想知道你是否可以为我重复一遍，因为我认为这是一个有趣的观察。
索恩:这不是技术但是我们从中学习,所以当我们回顾文艺复兴的时代,我们问自己,“我们作为人类从我们的祖先对我们的文艺复兴时期重要?”答案我认为几乎普遍将是伟大的艺术,伟大的建筑,伟大的音乐。同样地，当我们的后代回顾这个时代时，他们会问:“我们从20世纪末和21世纪得到了什么重要的东西?”我相信这将是对我们周围的宇宙的一种理解以及支配宇宙的法则，一种来自LIGO和引力波的理解，一种来自电磁望远镜的电磁观测。
费奇曼:好，回答得很好，这是我下一个问题的一个很好的过渡。这告诉了我们关于黑洞的什么?这些关于黑洞的观察告诉了我们什么?
索恩:观察本身告诉我们,或者当我们有一些更多的,他们会告诉我们宇宙中有多少黑洞,他们会告诉我们一些关于什么样的质量范围和旋转范围发生,黑洞的人口,但是对我来说更有趣的是,通过对比我们得到的波形观测与计算机模拟的波形的黑洞碰撞,然后我们就能推断出黑洞碰撞时发生了什么。第一次这样看透这个组合的观测和模拟,看看扭曲时空的行为在一个风暴的时候非常兴奋,当时间的流量振荡,振荡很大空间的形状时,观察和模拟的结合。这是我在20世纪60年代早期从我的博士导师约翰·惠勒那里得到的一个梦想。他称之为“地质动力学”，理解扭曲的时空在这种情况下的行为。地质动力学已经成为现实。
费奇曼:当时求职中介现在,你和雷韦斯和罗恩Drever,你提出的这个实验,LIGO,在1980年代作为一种探测引力波,和跟进你刚才说什么这是一个梦很长一段时间,现在感觉如何看待今天LIGO取得了什么?
索恩:有意思的是，当我第一次看到海浪并确信它是真实的时候，我本以为我会感到非常兴奋。我一点也不觉得兴奋。我感到的是一种深深的满足感。我知道这一天很有可能会到来，它终于到来了，我们的梦想变成了现实。
费奇曼:那么，当你第一次看到或听到海浪的时候，那是什么形式的声音呢?这是阴谋吗?
索恩:我收到加州理工学院年轻同事克里斯蒂安·奥特的一封电子邮件，他比我更接近实验和数据分析。他给我发了封电子邮件，说:“可能是探测到了引力波。去看看某个内部网站。”内部网站,有块我们所说的时间频率情节,时间频率情节,实际上出现在发表论文,今天被显示,显示有多少力量在特定频率的振荡随着时间的流逝,这显示了唧唧声,这些都是自动产生的。信号来了，它在两边被检测到，它经过预先编写的计算机程序，然后他们把这个写进网络页面，人们就可以去看了。这是它进来后的几个小时。我看着今天播放的这些唧唧喳喳的信号，你让我在电影屏幕上说，“哦，天哪，可能就是它了。”
费奇曼:现在，“可能就是它了。”是什么说服了你?
索恩:嗯，第一个问题是，我想更精确地对比数字相对论的波形，以确保一致性是好的，一致性来得非常快，杏耀代理开号一致性真的非常好。所以第一次检测是由LIGO合作的一个特殊小组，年轻人进行的。这一胜利属于年轻的实验人员和数据分析师。但是有一个组织已经开发了数据分析、算法和管道进行所谓的未建模搜索,没有假设发生了什么,你就去,你看看,如果你看到任何东西,这就是显示,唧唧喳喳,双方同样的唧唧声。然后，我想看看你从另一个叫做紧凑二进制组的数据分析组得到了什么，他们做的是与模板进行比较。它们是基于数值相关波形和解析计算的，你可以在机器上进行解析计算。
我记得，仅仅几天的时间，他们就完成了他们的分析，也许还不到几天，我们就看到了理论波形之间惊人的一致，这是基于解决爱因斯坦方程的精度和观测到的波形之间的一致。那时，我完全相信，除非这是一个实验者盲目注入的东西。但是之后，有一个深入的，内部的研究关于这是否可能，盲注射已经完成了，这是众所周知的，但是盲注射的过程，我被告知，在数据上留下了很多指纹。所以这方面的专家，这组年轻人，进去后他们看不到任何指纹，但是每个人做过的盲注都会留下很多很多的指纹。
费奇曼:从你接到研究生的第一个电话或第一封电子邮件到你刚才描述的那一刻，你花了多长时间
索恩:是一个教授同事。
是的，一个同事。
索恩:是的，一个年轻的教授。
费奇曼:他什么时候联系你的?
索恩:他9月14日联系了我。那只是几个星期的事。可能早于此。但为了确定这不是盲目注射，我的印象是几个星期的事情。我需要强调的是，我已经有几年没有和LIGO亲密接触了。LIGO我还有联系,但我离开日常参与2000年代早期为了启动数字相对论努力加州理工学院为了做这些模拟,所以我们做了这个会同扫罗_____ ' s集团在康奈尔大学,这就是我一直是我与仿真。所以我描述的东西既不属于我的参与范围，也不属于我的专长。
费奇曼:你想说出什么特别的名字吗?我知道报纸上有1005个人。
索恩:是啊，有很多人，但是帕特里克·布雷迪就在这里，他是首席数据分析师之一。布鲁斯·艾伦。布鲁斯·艾伦和帕特里克·布雷迪是两位在数据分析中扮演重要角色的人。
费奇曼:谈谈让我们走到今天这一步的重大突破技术吧。
索恩:再说一遍，我不是这方面的专家
费奇曼:你不是专家。
索恩:但有一件非常重要的东西是具有极高反射率的镜子，它的反射率远远超过了所有人的想象，这是20世纪80年代工业为了其他目的而发展起来的，这是绝对必要的。另一件绝对重要的事情是能够稳定激光，这样发出的光的频率就会随着时间变得非常稳定。有一些理论，已经发表的理论说你不可能把激光稳定到足够好的程度来做这个，但是它们是基于这样的假设你通过把它们锁定在原子跃迁的频率来稳定它们。所以Ron Drever，他发明了一种方法基于早期哈佛大学Bob Pound的研究，把Bob Pound的一些想法从微波中引入到稳定中。
他在科罗拉多大学用实验证明了这一点。它现在被称为德雷弗，或者庞德-德雷弗-霍尔锁。基本的想法是你把激光的频率锁定在一个高度稳定的物理腔中，一个物理腔的频率，现在稳定激光的技术是标准的技术，如果你想要高度稳定的，但它来自于这个项目。它是为了这个项目而发明的。这是一对
费奇曼:这真了不起。最后我想问大家引力波天文学的长期前景是怎样的?
索恩:我认为长远的未来主要是与电磁天文学携手合作。在某些区域你只能看到引力波，这是我们第一次探测到的引力波。但我们所做的大多数事情都是着眼于同一事物的不同方面，比如超新星爆炸或中子星碰撞，或黑洞撕裂中子星。引力波能够带来关于这些现象的一套完全不同的信息，你从x射线，从光，从无线电波，从红外线，从紫外线得到的信息，所以我们喜欢把这叫做多信使天文学，我认为多信使-
费奇曼:当时求职中介为什么多信使?
索恩:每个信使都是一种不同类型的辐射
费奇曼:当时求职中介哦,好的。
索恩:-这是另一个窗口，x射线，光，无线电波，高频引力波，就是这个波段。低频，也就是d波段。很低的频率，也就是极低的定时，
杏耀娱乐好不好 ，极低的频率。所以所有的窗口都聚焦在每个窗口上这些窗口带来了关于一个源的信息，这些数据被放在一起得到一个真正完整的画面。但之后会有一些东西只能被引力看到，这些也会非常重要，这是我们的第一个例子。
费奇曼:当时求职中介太棒了。最后一个问题，我要问我的母亲，杏耀拿代理她是一个聪明的英语老师，但不知道引力波。为什么，在今天，当她读到这些时，她应该感到兴奋?
索恩:她一定对宇宙很感兴趣。
费奇曼:是的，她是。
索恩:她住在里面。她一定对宇宙感兴趣。我们生来就对宇宙充满好奇。那些没有好奇心的人没有好奇心是因为好奇心在某种程度上被打败了。但是我们都是天生的好奇心,这是揭示宇宙的方面我们从未见过的,我们没有其他办法看,这只是宇宙中打开我们的眼睛不可思议的事情,在未来几年将成为日常知识的一部分,但今天崭新的。
