跨越数十年的接力：捕捉引力波的中国力量

分别位于利文斯顿和汉福德的LIGO探测器和它们分别探测到的引力波信号。照片来自清华大学官方网站。

陈的工作照片。中山大学

这是一个跨越100年的接力赛。

从爱因斯坦的伟大预言到几代科学家的不懈追求，2月11日，当“引力波”这个词以核裂变的速度爆炸世界时，全世界都为打开探索宇宙的新窗口而欢欣鼓舞。

这更是全世界科学家的“并肩战斗”。数百年来，引力波的阴影一直显得“虚幻”，但在长期寻找这一*世界问题的过程中，中国科学家从未放弃努力。这一次，当我们在1004名作者的巨大签名中发现3个属于中国科学家的名字时，我们也应该记住其他中国科学家在引力波“俘获”的道路上闪耀的光芒。

中国的引力波探测足迹

早在20世纪70年代，中国科学家就开始研究引力波。

中山大学是中国引力波研究的先驱。中山大学的相关负责人为记者还原了中国人对世界问题影响的历史:“1969年，美国马里兰州立大学的约瑟夫·韦伯(Joseph Weber)宣称，他探测到了不排除作为引力波的信号。这在物理学领域引起了极大的关注。1973年，中国科学院王竹香、秦荣先等人赴广州，讨论中国科学院高能研究所与中山大学在引力波探测研究方面的合作。他们得到了中国大学物理系教授陈等人的大力支持。1976年，国家科委和教育部决定把这项研究列为国家重点研究项目

老一辈科学家的探索很快产生了丰硕的成果。

1979年7月，意大利，第二届格拉斯曼广义相对论国际会议。陈因对引力波研究的贡献被任命为会议顾问委员会成员。会上，陈作了“京广引力波探测进展”的报告。这是中国的引力波研究首次得到国际社会的认可。

两个月后，中国引力和相对论天体物理学会在广州成立。许多老一辈的著名科学家，如钱三强和周培源，都参加了这个社团。北京大学教授胡宁当选为主席，陈当选为副主席。从那以后，中国有很多关于引力波研究的好消息——

1980年初，组装了常温共振引力波探测器。

1981年6月，常温引力波探测系统开始实验运行。测量并记录了天线的热噪声，理论灵敏度与测量灵敏度一致。

1982年1月，陈应邀访问西澳大学并作学术报告，受到当地华侨团体的欢迎。记者采访说，这是中国科学界第一次参观这个地方。

但是遗憾也随之而来。1982年4月9日，刚从上海出差回来的陈去上班，不幸在真空罐中触电身亡，终年46岁。他去世后，由于人才继承等问题，中国的引力波研究停滞了十多年。直到2008年，中国科学院力学研究所国家微重力实验室的胡文瑞院士才成立了一个工作组来探测太空中的引力波。直到那时，中国对引力波的研究才重新开始。

中国队加入世界“合作行动”

令人高兴的是，尽管历史一片空白，但中国科学家并没有缺席这一至关重要的“捕捉”凭借其高精度的数据分析能力，中国科学家“清理”了引力波探测中的干扰信号，并与世界顶尖科学家“合作”，共同开启了天文学的新时代。

清华大学信息技术研究所研究员、委员会成员曹是这支“净化大军”的首领。2004年至2006年，在麻省理工学院空间研究中心工作的曹参与了引力波数据的计算和分析。在此期间，他一直在观察LIGO(激光干涉引力波天文台)的工作。"国内研究团队不应该在这样的*研究领域落后."2006年回国后，曹在清华组织成立了工作组，由自信研究所、自动化系、计算机科学系和工程物理系的师生组成。他们采用先进的计算技术来提高引力波数据分析的速度和效率，并逐渐得到国际同行的认可。2009年，清华大学被LIGO科学合作组织(LSC)接纳为正式成员，目前是*唯一的LSC成员。

“这一发现确实令人惊奇和兴奋，但日常工作中的大量数据分析并不总是令人愉快。”曹介绍，数据的采样频率特别高，每秒钟可达16000次以上，采样通道数以万计，数据量大，需要先进的计算机处理技术支持。然而，对于如此大规模的处理，需要的是“坐在工作台上”的稳定能力:“LIGO探测器已经很长时间没有达到设计精度，无法探测到真正的引力波信号。可以认为每个人实际上都在处理噪音。然而，只有积累一点一点处理这些噪声的经验，不断提高仪器的精度，才能达到今天的检测灵敏度。”

郭向宇，清华大学计算机系高性能计算硕士，清华大学LIGO工作组普通科学研究员。他的日常科研任务是“使引力波数据分析和处理过程更高效”:“每周我们都要与西澳大利亚大学的项目团队成员讨论大洋彼岸的问题。一年多来，我把探测器GPU的信息处理速度从原来的58倍提高到120多倍。”

中国开始引力波探测

“你知道吗？目前，我国有两大引力波探测项目:中国科学院高级能源研究所牵头的“阿里实验项目”和中山大学牵头的“秦天项目”。一个是听地面上引力波的声音，另一个是进入太空捕捉引力波的声音。”2月13日下午，中国科学院高能物理研究所在其官方微博上发布了上述内容。这意味着，在积极融入*话题世界的同时，中国科学家也开始了新一轮的本土影响。

据科技部消息，中国科学院国家天文台阿里天文台位于*阿里狮泉河镇以南海拔5100米的山脊上，高海拔、低云量、低水汽、高透明度，致力于“在地面上聆听引力波的音符”。在国家天文台相关研究人员的领导下，选址工作持续了10年，现已成为天文台选址的典范。建成后，其地理中纬度范围和广阔的天空覆盖面积预计将填补北半球宇宙微波背景辐射观测的空白。

2015年7月23日，中山大学率先启动了秦天计划，该计划旨在“去太空捕捉引力波的声音”。以引力波研究为重点，开展空间引力波探测计划任务前期研究，制定中国空间引力波探测计划实施方案和路线图，开展关键技术研究。中山大学的官员表示，该计划将分四个阶段实施，大约需要20年时间，耗资150亿元。

“探测引力波只是开始，而不是结束。我们确实需要中国科学家的努力。”LIGO数据分析师、加州理工学院物理学教授艾伦·温斯坦对中国科学家的努力充满期待。

曹一直认为，作为世界上最先进、最顶尖的科学探索之一，引力波探测等世界*课题一定是全球智慧的合作和“众包”，他的团队只是这一“巨型综合研究项目”的一部分。他总结了引力波探测的三个特点:大投资规模、跨学科和密切的国际合作:“这种规模的科学探索远远超出了单一学科的范围，也超出了研究团队、大学或研究机构甚至一个国家的能力。物理学、天文学、机械、激光、精密仪器、信息和其他领域的专家必须参与全球范围的联合研究。”

中山大学天文与空间科学研究所所长李淼说:“引力波的发现将进一步推动各国的研究进展。引力波研究项目将在全球范围内推广，中国国内研究的进展将会加快。”

在这一进步的背后，除了关注基础科学投资之外，还有一种放弃效用的广泛的人类意识。当人类一起进入“引力波”时代时，这一激动人心的发现似乎对中国科学界也有很大价值。

(记者邓辉、吴春燕、通讯员朱天木)(原题:中国探测引力波和“捕捉”引力波的能力)

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