想必大家都已经看到了新闻,加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台(LIGO)”于2月11日在华盛顿举行了记者发布会,宣布成功探测到引力波的存在。引力波被称为爱因斯坦广义相对论实验验证中的最后一块拼图,是目前物理学研究王冠上的一颗耀眼明珠。
实际上,在2015年9月14日这个宁静的夏夜,引力波这神秘的时空涟漪就已经被找到,只是一直未被官方宣布。而耐人寻味的是,人类首次直接探测引力波信号的那一年,正是爱因斯坦发表广义相对论一百周年;而宣布捕获引力波的年份,又恰恰是爱因斯坦根据广义相对论推导出引力波存在的一百周年。
此次科学界的重大发现着实勾起了笔者的一些回忆,遂决定挥就一文加以追忆,并谈谈中国与引力波探测之间的那些事儿。
几年前一个阴晴不定的夜晚,当时还是学生的笔者正边听收音机边写作业。突然,手机震动了起来,原来是一个朋友的短信。他说中科院建了一个空间引力波探测工作组,中国终于有可能要开始探测空间引力波了!这牛叉项目还被列入了中科院空间科学2050年规划云云。
我知道这伙计自幼喜爱天文和物理,当年在小区里有半吊子神童之美誉,因此对其发这种短信给我并不奇怪,然而彼时的我满脑子尽为应试教育材料,研究那条短信半天也只看懂了“中科院”和“中国”两个词。因此尽管充分想象到了手机背后友人那激昂的神情,已然变成丈二和尚的我并不明白他高兴的原因。
那晚,趁父亲早睡,我偷偷上网查阅了资料(为此还被板凳绊倒,摔了个大马趴,故印象深刻),才发现这引力波实在是个不简单的东西。现挖掘记忆边叙边议,与诸位分享。一些细节(如年份)已经经过核实。
这个,爱因斯坦的广义相对论认为,引力是大质量天体(比如太阳)对周围时空产生的扭曲。1916年,他在自己理论的基础上提出,一个大质量物体若发生摇晃,周围的时空便会产生“涟漪”,也就是引力波。这涟漪会以光速向四周传播。当时的我完全没弄懂广义相对论和引力波是怎么回事,只明白了“涟漪”这个比方。
1969年,约瑟夫·韦伯宣称用自制的仪器发现了引力波。仪器的主要部分是一个大块的铝制圆柱体,据说当引力波穿过这个大铝块时,铝块就会发出振动,从而探测到引力波的存在。然而,也许是韦伯老师运气太差,他的实验从未被别人重复做出来过,因此无法证明成功。不过,当时正身处文化革命之中的部分中国科学家还是被韦伯的尝试吸引了。因此当杨振宁1971年首次访华时,中科院某些人士与杨先生讨论过后,认为探索引力波投钱少、意义大,可以搞一搞。在决定搞一搞之后,中国的确取得了一些进展,如陈嘉言先生的成就便在1979年得到了国际认可。
然而请大家注意,根据史料,中国决定进行引力波探测的决定大多是建立在与杨振宁的谈话上的,从1971年的那番谈话到1979年陈嘉言因研究成果被聘为第二届格拉斯曼广义相对论国际会议的顾问委员会委员才区区几年光景。我们固然可以说中国学者能力强、韧劲足,但一个在世界物理学界如此严肃的科研项目,竟没有花足够长的时间去严密论证、探讨和评估,实在不能不给人以一种中国特色的“一拍脑门就上马”的感觉。
在同一时期,马萨诸塞大学阿默斯特分校的约瑟夫·泰勒及其研究生拉塞尔·赫尔斯在1974年发现了双中子星,这被视为对引力波的间接验证。
去年,也就是2015年,在因公采访曾就职于国内某高校物理中心的一位教授时,笔者偶然得知当年中科院提出探索引力波的想法后,打主力的中山大学却没有充分经费和外援,都是自己制仪器、拉队伍。由于引力波信号微弱,除了陈嘉言先生的一些发现外,一直没有得到真正重量级的研究成果。而在陈嘉言因故去世后,科研队伍逐渐解体。
一个热切开展的项目,却连基本的目标定位、人才贮备、后援补给都不明确,最终迅速完结也不足为奇,可见充分的准备和清晰的规划对做事的重要。当然,很可能当年我们党和中科院有我们这些局外人不清楚的苦衷或更高屋建瓴的战略,毕竟笔者不可能掌握所有信息。
而根据我那位半吊子神童朋友两年前的考证,中科院高能所和中山大学实际上在80年代末和90年代初就已经停止了引力波探索的尝试。这和中国当时“有所为有所不为”的战略思想有关。不知何故,引力波探测被当作“不可为”的部分砍掉了。通过研究资料,我发现国外的相关研究在20世纪的最后20年也是几乎停滞不前的,那么中国人恐怕就更不可能尽快取得功绩,从而为部分人牟利、为国争光了吧!赶紧放弃完全是中国思维指引下的“现实的”、“明智的”选择。
就在中国撂挑子的时候,美国也在为如何对待引力波研究争论不休。经过无数明争暗斗,美国国家科学基金会(NSF)终于在1990年批准了激光干涉引力波天文台(LIGO)的建造(美国的大批反对派认为,投入巨资搞这种很可能一无所获的研究很不明智,毕竟连爱因斯坦本人都对引力波的存在与否摇摆不定……)。探测器的建设于1999年完工并于2001年开始收集数据。然而,在之后的9年内,LIGO尴尬地一无所获。2010年它被关闭,但这次关闭不是放弃,而是为了升级设备。
时光荏苒,中科院胡文瑞院士在2008年提出重新开展引力波探测,这才有了笔者在那一夜收到的友人短信。
然而,就在我那晚辛苦查完资料打算与朋友讨论一番时,我又收到了他的第二条短信:相关人才队伍早已解体,多年无传承,临时拉队伍,我只抱谨慎的希望。
我看后默然无语。
此后几年间,我们偶尔会谈及国际引力波研究的历史、进展和LIGO官网的更新,尽管我们都不知为何要就这个话题持续地谈下去。2011年,我在路边饭馆吃饭时无意间在网上看到:“在香山举行的科学会议上,有专家认为,(我国)探测引力波工程,将可以催生不是一个而是一批诺贝尔奖。”
哦,一批中国诺贝尔物理学奖获得者。
这次,朋友没有再兴致勃勃地发短信告诉我这个消息,我也没问。
时间会改变很多人和事,但也有很多东西顽固地不肯改变,而对其改变抱有希望的人会逐渐气馁。
2015年7月23日,中国的引力波探测工程“天琴计划”开始启动。牵头这一计划的中山大学宣布向全球招募教授、副教授、讲师、研究员和博士后等人才。这次,中国制订了更明确的目标:花20年时间分四阶段,总投资150亿。
然而,就在“天琴”启动约两个月后,20年多来一直顽强逆风而行的LIGO就利用升级后的装备发现了引力波,并于今年2月官方宣布。
实际上,在听到官方宣布的消息后,除了为人类进步感到高兴外,我的第二反应是:“天琴”怎么办?尽管围绕引力波必然还有太多的东西可以去研究和挖掘,但就像香山会议的那位专家所言,中国认为引力波工程能带来一波诺奖获得者。现在头筹已经被美国人所拔,估计未来很可能会因此获得诺奖。那么中国还发不发卫星?四阶段计划做不做调整?人才还引进吗?拨款还能是150亿吗?该项目会被剔除出2050规划吗?
这些疑问不是一两个声明就能解答的,只能靠时间来印证。
当然,LIGO团队里有不少中国的元素(如德国马普引力物理所、清华大学博后,LIGO科学合作组织成员胡一鸣先生)。但这些人就算成就再大,也终究不能算作我国官方的成绩,终究也不是“天琴计划”的功勋。尽管他们和已故的陈嘉言先生以及所有致力于引力波研究的中外学者一样为人类探索宇宙真谛作出了贡献。
笔者的那位朋友在一年前已经正式投身于物理学研究。我想,明天我会给他打个电话。