日前美國(guó)科學(xué)家公布“引力波的發(fā)現(xiàn)”引發(fā)國(guó)內(nèi)科學(xué)界與媒體熱議，《華夏時(shí)報(bào)》記者通過(guò)旅美學(xué)者程松先生主辦的“知乎”論壇，采訪到眾多的天文學(xué)者、科普學(xué)者及心理學(xué)家，就“引力波及其它背后隱藏著的宇宙大爆炸之謎”，他們給出了不同的解答。

　　《華夏時(shí)報(bào)》：引力波與宇宙大爆炸有關(guān)嗎？或者說(shuō)這一發(fā)現(xiàn)可以證實(shí)宇宙有起初？

　　何謀（學(xué)者）：目前關(guān)于這一發(fā)現(xiàn)的報(bào)道和科普文章已有很多，但是不少文章喜歡把原初引力波比喻成“大爆炸的漣漪”。名字很美，但卻是一個(gè)誤解。

　　中文報(bào)道里用到一個(gè)詞——“原始”。這個(gè)詞的英文是“primordial”，宇宙學(xué)中一般譯為“原初”。

　　“原初”在宇宙學(xué)中一般是泛指“復(fù)合之前”這個(gè)階段。宇宙在大約38萬(wàn)年的時(shí)候，隨著溫度的降低，自由質(zhì)子和電子重新結(jié)合成中性原子——所謂“復(fù)合”。此時(shí)，等離子體的霧霾散去，宇宙變得透明，光可以暢行無(wú)阻。于是這些光，經(jīng)過(guò)137億年的征程，進(jìn)入我們的“眼睛”，即是所謂“宇宙微波背景輻射”——嬰兒宇宙38萬(wàn)歲時(shí)的照片。

　　“宇宙微波背景輻射”在1964年就被貝爾實(shí)驗(yàn)室的Penzias和Wilson發(fā)現(xiàn)了，并為二人帶來(lái)了1978年的Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　在早期宇宙研究中，“原初”更進(jìn)一步特指“宇宙學(xué)暴漲”——宇宙極早期經(jīng)歷的急劇加速膨脹過(guò)程——時(shí)期。

　　回到引力波。通常的“結(jié)構(gòu)”——星系、超星系、超星系團(tuán)，是宇宙空間中質(zhì)量“密度”的起伏。密度是空間的“標(biāo)量場(chǎng)”，而引力波——卻是空間的“張量場(chǎng)”波動(dòng)。

　　《華夏時(shí)報(bào)》：那么引力波的發(fā)現(xiàn)對(duì)科學(xué)界來(lái)說(shuō)究竟有多大的意義？

　　河馬（天文學(xué)者）：我雖然是做天文的，但我沒(méi)能做到融會(huì)貫通。宇宙學(xué)并不是我的研究方向，具體到這個(gè)問(wèn)題更是艱深難懂，我所在的研究所，為了這個(gè)問(wèn)題還專門(mén)組織專家研讀論文，大家利用午休時(shí)間討論一下才能更理解，更何況我自己才疏學(xué)淺。我下面所回答的僅供參考和科普。

　　我只能說(shuō)很多新聞報(bào)道非常不專業(yè)，錯(cuò)誤地把重點(diǎn)引向了引力波。當(dāng)然，引力波的探測(cè)是很重要，但就這個(gè)發(fā)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，完全不是發(fā)現(xiàn)一個(gè)引力波那么簡(jiǎn)單。這個(gè)發(fā)現(xiàn)的重點(diǎn)是暴漲理論。

　　我們的標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)認(rèn)為宇宙起源于一次大爆炸，所有的東西都在這個(gè)爆炸之后相互遠(yuǎn)離。所以哈勃在上世紀(jì)20年代發(fā)現(xiàn)了星系之間相互遠(yuǎn)離，遠(yuǎn)離的速度正比于距離。這個(gè)是大爆炸的后遺癥。

　　但是這里面存在一個(gè)還沒(méi)能解決的問(wèn)題，就是因果關(guān)系問(wèn)題。如果宇宙中的兩個(gè)點(diǎn)需要發(fā)生作用、有了關(guān)聯(lián)，那么一定是一個(gè)點(diǎn)作為原因，另一個(gè)點(diǎn)作為這個(gè)作用的結(jié)果，因果信息從一個(gè)點(diǎn)傳遞到另一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)關(guān)聯(lián)就建立了，這叫做因果關(guān)系。因果關(guān)系的建立是需要時(shí)間的，這個(gè)速度最大就是光速。我們又知道，宇宙今天的年齡大約是137億年了，那么我們用137億年乘上光速，就可以知道一個(gè)最大的距離，只有在這個(gè)距離以內(nèi)的兩個(gè)點(diǎn)，才來(lái)得及在宇宙誕生之后發(fā)生因果關(guān)系。超過(guò)這個(gè)距離的點(diǎn)來(lái)不及發(fā)生因果關(guān)系。

　　宇宙膨脹的早期溫度很高，不同區(qū)域的溫度也有差異，但是今天的宇宙非常均勻。想做到這一點(diǎn)需要這些點(diǎn)之間相互作用達(dá)到熱平衡。所以有人猜測(cè)，是不是在宇宙剛剛大爆炸之后很短的時(shí)間里，就發(fā)生了一次非常奇怪的劇烈膨脹，使得空間一下子增加了好多好多。

　　理論上說(shuō)的這個(gè)劇烈的膨脹在瞬間改變了很多物理性質(zhì)，我們叫做暴漲，inflation。由于暴漲，我們的宇宙才會(huì)變得每個(gè)點(diǎn)看上去都差不多的樣子。但這一直僅僅是一個(gè)預(yù)言，沒(méi)有實(shí)際的觀測(cè)證據(jù)。

　　如果這個(gè)暴漲是存在的話，會(huì)有引力波的輻射，這個(gè)輻射可以分解為兩種成分，分別是類(lèi)似電場(chǎng)的E模式和類(lèi)似磁場(chǎng)的B模式。

　　目前說(shuō)的這件事，指的就是這個(gè)發(fā)現(xiàn)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)的直接結(jié)果就是，證實(shí)了暴漲的存在，解決了今天的大爆炸宇宙模型的一些疑難問(wèn)題，讓大爆炸宇宙模型更加牢固了。

　　張震（宇宙學(xué)者）：發(fā)現(xiàn)引力波的重要意義，證實(shí)了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論。引力波是愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論里最后一個(gè)還未被證實(shí)的理論。雖然廣義相對(duì)論在各個(gè)方面表現(xiàn)良好，不過(guò)任何物理理論都是處在“可證偽”的假設(shè)下，需要不停地面對(duì)來(lái)自各方的挑戰(zhàn)。因此引力波的發(fā)現(xiàn)對(duì)證實(shí)愛(ài)因斯坦的理論還是很有幫助的。它還證實(shí)了宇宙的膨脹+可以提供更多關(guān)于大爆炸初期的信息。

　　這一發(fā)現(xiàn)離大一統(tǒng)理論又近了一步。自然界一共四種力：電磁力、引力、強(qiáng)力、弱力。發(fā)現(xiàn)一個(gè)大一統(tǒng)理論把他們都統(tǒng)一起來(lái)一直以來(lái)都是科學(xué)家的夢(mèng)想。而阻擋這個(gè)夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)的一個(gè)巨大的攔路虎就是引力。電磁力、強(qiáng)力和弱力都已經(jīng)被比較好地統(tǒng)一在一起了，唯獨(dú)引力一直很讓人頭疼。

　　因?yàn)樵诖蟊ǔ跗冢Σㄊ窃诹孔游锢淼某叨认庐a(chǎn)生，隨后被宇宙暴漲放大的，這就提供了一個(gè)奇妙的量子物理與引力的重合點(diǎn)，對(duì)大一統(tǒng)理論的研究很重要。

　　矯情的天文狗（天文學(xué)者）：愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論所描述的引力，是時(shí)空曲率所產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。質(zhì)量可以導(dǎo)致這種曲率。當(dāng)物質(zhì)在時(shí)空中運(yùn)動(dòng)時(shí)，附近的曲率就會(huì)隨之改變。大質(zhì)量物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的曲率變化會(huì)以光速像波一樣向外傳播。這一傳播現(xiàn)象就是引力波。

　　天文學(xué)家可以通過(guò)觀測(cè)雙星軌道參數(shù)的變化間接證明引力波的存在。雙星體系公轉(zhuǎn)、中子星自轉(zhuǎn)、超新星爆發(fā)以及理論預(yù)言的黑洞的形成、碰撞和捕獲物質(zhì)等過(guò)程理論上都應(yīng)該可以輻射較強(qiáng)的引力波，如果可以觀測(cè)到，便是對(duì)引力波存在的極佳例證。

　　在引力波理論中，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)或者物質(zhì)質(zhì)量發(fā)生變化都會(huì)激發(fā)引力輻射。從數(shù)學(xué)上來(lái)講，我們可以把任何物質(zhì)或物質(zhì)系統(tǒng)的質(zhì)量分布以質(zhì)量多極矩的形式表示出來(lái)，引力波是由于質(zhì)量多極隨時(shí)間變化時(shí)輻射的。物質(zhì)的質(zhì)量單極矩是它的質(zhì)量，根據(jù)能量守恒定律，它是一個(gè)常數(shù)，不隨時(shí)間變化，因此不會(huì)有類(lèi)似的引力輻射產(chǎn)生。質(zhì)量偶極矩的時(shí)間微分是源的動(dòng)量，根據(jù)動(dòng)量守恒律，它也是不隨時(shí)間變化的，當(dāng)然也不會(huì)有引力偶極輻射。

　　天文學(xué)研究的一個(gè)重要方向就是觀測(cè)天體的輻射，電磁輻射天文學(xué)、宇宙線天文學(xué)、中微子天文學(xué)和引力波天文學(xué)是根據(jù)輻射類(lèi)型進(jìn)行的分類(lèi)。現(xiàn)在，對(duì)天體的電磁輻射進(jìn)行觀測(cè)依舊是主流，但是，由于從遙遠(yuǎn)的天體發(fā)出的電磁波在經(jīng)過(guò)大氣層的時(shí)候會(huì)有很?chē)?yán)重的損失和消耗，因此，電磁學(xué)天文學(xué)的發(fā)展有著很強(qiáng)的局限性。相比之下，引力波天文學(xué)是以探測(cè)物質(zhì)輻射的引力波為基礎(chǔ)的一門(mén)新興科學(xué)，引力輻射是由天體源的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)或質(zhì)量分布發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的，不存在觀測(cè)電磁波時(shí)遇到的困難，所以引力波天文學(xué)為科學(xué)工作者拓展了思路，開(kāi)拓了一片新的視野，為我們提供許多其他觀測(cè)方法不能取代的方法，也會(huì)豐富我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。

　　Shen Daniel（心理學(xué)家）：發(fā)現(xiàn)引力波在科學(xué)上有很大意義，但并沒(méi)有現(xiàn)在媒體和科學(xué)家們鼓吹的那么大。

　　人類(lèi)發(fā)展到今天，尤其是最近幾十年，在基礎(chǔ)科學(xué)上的進(jìn)步可謂舉步維艱，至于宇宙學(xué)和物理學(xué)，發(fā)展到弦論，幾乎都快沒(méi)有實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家什么事了，就連這個(gè)理論，物理學(xué)家也不太能插上手了，以至于讓數(shù)學(xué)家在里面大放光彩，甚至哲學(xué)家也能在純粹的物理學(xué)上有話說(shuō)。很多物理學(xué)家認(rèn)為物理學(xué)走上了邪路，這些理論目前根本不能用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，甚至連驗(yàn)證的基本方法都提不出來(lái)，這種所謂的“發(fā)展”被很多物理學(xué)家和科學(xué)家認(rèn)為其實(shí)是基礎(chǔ)科學(xué)的停滯。科學(xué)已經(jīng)變得不像科學(xué)，更像是“星級(jí)穿越”電影。

　　正在此時(shí)，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)上的重大突破——引力波的發(fā)現(xiàn)，無(wú)疑是為目前的物理學(xué)界和宇宙學(xué)界，乃至整個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)界打入了一劑強(qiáng)心針。科學(xué)家們實(shí)在太需要它來(lái)證明自己的價(jià)值了。這就是媒體和學(xué)術(shù)界炒作的原因。

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