2021年09月17日

华科大教授受邀领衔向世界介绍中国空间引力波探测计划

《三体》里的星际通讯将来或可以实现

龚云贵教授

□楚天都市报极目新闻记者 李碗容 通讯员 高翔 江可凡

9月16日,极目新闻记者从华中科技大学获悉,该校“天琴”引力波理论团队在国际最权威天文刊物之一《自然》杂志子刊《自然-天文》上刊文,介绍中国空间引力波探测计划。据了解,此文是应刊物主编邀请,中国科学家第一次在顶尖国际杂志对中国空间引力波探测计划做完整系统的介绍。

引力波就在我们身边

引力波是爱因斯坦100年前在广义相对论中的一个预言。根据爱因斯坦广义相对论,有质量物体的非对称加速运动在时空中产生的涟漪会像波浪一样传播,这就是引力波。

“引力波其实就存在于我们的日常生活中,比如两个跳广场舞的人也会引起引力波。但是,引力波是十分微弱的波,很难检测到。”论文第一作者、华中科技大学物理学院教授龚云贵介绍,2016年2月,美国首次直接探测到了引力波。而在引力波探测领域,中国从未缺席。2014年3月,中国科学院院士罗俊在华中科技大学的一次国际会议上首次提出,以中国为主导的国际空间引力波探测计划——天琴计划。“其实自1994年开始,罗俊院士在华中科技大学引力中心就开始布局空间引力波探测研究,二十多年来积累了若干关键技术,储备了一批优秀的人才。”龚云贵说。

“国际上对于我国先后提出的两个引力波探测计划不是很了解,邀请我们写一篇论文介绍中国这两个计划。”龚云贵说。此次发表的论文中就论述了“天琴”与“太极”计划进展情况和科学目标。与此同时,论文谈到“天琴”和“太极”联合观测的效果。龚云贵长期从事引力理论、引力波物理及宇宙学方面的研究,在国际上最先开展中国的天琴及太极联合观测方面的研究。

“两个计划联合,肯定是1+1>2,但是具体能达到什么效果,这是我们很关注的点。”龚云贵说。论文还进一步谈到,欧美LISA计划若和“天琴”及“太极”联合,将会发挥更大的合力效果。“我们不排斥合作,目前科学家们碰到共同问题,也会一起讨论寻找解决途径。多方合作还能互相验证、形成共赢。”

引力波是探测宇宙的新手段

引力波研究的意义何在?龚云贵说:“电磁波是证明电磁理论的重要手段,引力波也是验证引力理论的一个重要手段。”据他介绍,目前公认爱因斯坦广义相对论是正确的引力理论,但是那些验证都是在弱引力场条件下进行的,引力波可以在强引力场及非线性条件下验证广义相对论。

龚云贵补充解释,引力波也是探测宇宙的一种新手段,目前宇宙观测主要是通过电磁手段,但是电磁信号最多可以观测到红移3000的宇宙,更早期宇宙的观测只能通过引力波观测,引力也是理解黑洞的起源及演化的重要手段。“其实我们现在探测引力波,某种意思上就是接收很远星球的信号,从而对那个时候的宇宙进行认知。”龚云贵说。

引力波可以传播信号,它在一定程度上和电磁波信号传输功能一样。龚云贵介绍,未来如果我们可以很好地产生和控制引力波就可以实现星际间的通信往来,“科幻小说《三体》中的宇宙来信,也许我们就能接收到,我们也能给宇宙发信,当然这些只是目前一个设想,能否实现还是要看我们对引力波的研究进展。”

龚云贵坦言,在空间引力波探测上,中国与欧美的差距正不断缩小,中国也正在不断加强在这一领域的研究。龚云贵带领的“天琴”引力波理论团队未来将会聚焦引力波数据科学分析和引力波模板等方面进行探索。

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