編者按：
LIGO（激光干涉引力波天文臺）2月11日宣布首次直接探測到引力波，中國科學院高能物理研究所研究員張雙南猴年的新年愿望居然真的實現了，他評論說，如果這一發現最后得到驗證，將是人類探索宇宙的第五個里程碑。
不過，他同時表示，如果引力波探測的結果僅僅是這個工作，要拿到諾獎恐怕不易！原因在于，需要有獨立的結果或者方法檢驗或者驗證這個結果，或者這個實驗發現新的、但是不同的引力波事例。
但此番驗證到底難不難？一位科學家朋友認為“后面噼里啪啦地就會來一批”，張雙南認為“下一個引力波事例恐怕真的得等猴年馬月了”，為此他們以一瓶茅臺作賭注。《知識分子》的讀者們要不要一起來做個見證呢？文末有投票哦。
文 |?張雙南（中國科學院高能物理研究所研究員）
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人類探索宇宙的第五個里程碑
2016年2月11號，LIGO宣布探測到了兩個黑洞并合產生的引力波，如果最后得到驗證，這就是人類探索宇宙的第五個里程碑！前四個里程碑分別是：
（1）400年前伽利略發明了光學望遠鏡，使得人類的視野得到大大擴展；
（2）上世紀30年代楊斯基發現了銀河系的射電輻射，使得人類首次能夠在可見光波段以外探索宇宙；
（3）上世紀60-70年代賈克尼使用火箭和衛星發現了太陽系外的第一批X射線源，使得人類首次能夠在地球大氣層以外探索宇宙；
（4）上世紀80年代末戴維斯和小柴昌俊發現了來自超新星爆發的中微子信號，使得人類首次能夠利用電磁波以外的信號探索宇宙。
和前幾次不同的是，這一次是人類首次利用一種從來沒有被直接探測到的信號——愛因斯坦的廣義相對論預言的引力波——探索宇宙，因此這個里程碑的意義就尤為特殊，不但驗證了廣義相對論的一個關鍵預言，而且驗證了這種探測引力波的原理和技術是正確的，還順便首次發現了宇宙中的確存在恒星級質量的雙黑洞系統，表明打開探索宇宙的這一扇窗口必定會給物理學和天文學帶來更多的驚喜和豐碩的成果。
充滿詩意地寫、寫、寫
作為科學共同體的一員，我理所當然地很關心引力波探測和這次的LIGO事件。但是由于我本人并沒有怎么做引力波的研究，所以就婉拒了所有媒體的邀請撰文解讀這件事。
我知道有很多朋友們會寫得比我好得多，我寫了也是丟人現眼，說不定還會出一些偽科學民科的事故！果然這兩天我的朋友圈就被一波又一波的精彩繽紛的文章刷屏了，從專業評論、到科普解讀、到個人故事、到娛樂調侃，應有盡有。
謝謝朋友們，好險哪！
當然我也不會不寫，只是想自由自在地沒有壓力地沒有命題地天馬行空地天真浪漫地充滿詩意地寫、寫、寫！
我昨天（2月11號）早晨發到朋友圈的“引力波和糾纏態”里面寫道：“北京時間今晚23:30LIGO引力波天文臺將要發布新聞，據說是要宣布探測到了引力波信號。沒想到我的猴年愿望這么快就要實現了，就用以下幾段順口溜應一下景。”其中前兩個順口溜的確和引力波有關，摘錄如下：
引力波和糾纏態
那些年當我還在遠方流浪
你的倩影從宇宙深處飄來
也許是愛因斯坦的引力波
在我的心田里一直在蕩漾
這些年當我悠悠到了故鄉
你的柔聲一直回響我耳邊
也許是量子力學的糾纏態
在我的周圍都是你的氣場
這些天當我看到你的模樣
你的引力波終于被探測到
也許是波函數還沒有塌縮
我們一起激發了那道光芒
我們幸福地并合
不是你的錯也不是我的錯，
錯在世界上不只有你和我！
因此你和我不禁將錯就錯，
我們就假裝那只有你和我！
我們相互吸引跳起雙人舞，
這時候宇宙中就只有你我！
靠得越來越近發出引力波，
最終我們幸福地永遠并合！
廣義相對論是否有缺陷？
我在最近的多個公眾報告里面提到搜尋引力波的重要性。因為根據我的美學理論——廣義美的判斷標準就是“沒缺陷不常見”，廣義相對論理論是最美的科學理論，首先廣義相對論的建立就是為了彌補牛頓理論的兩個缺陷，然后廣義相對論給我們帶來了很多的不常見。從“沒缺陷不常見=美”的角度，我認為現在還沒有科學理論超出廣義相對論（也許和量子力學并駕齊驅）。
但是同樣根據我的美學理論，“沒缺陷不常見”總是相對的，因此沒有最美只有更美，對更美的追求就是社會和科技發展的基本動力。因此要追求更美的科學理論，就必須盡可能地發現現有理論的缺陷，通過彌補已有的缺陷發現新的不常見來發現更美的科學理論。
盡管目前為止尚未發現任何違反廣義相對論理論的實驗或者觀測事實，但是廣義相對論的一個可能缺陷，就是其預言的引力波一直未被直接探測到。的確，目前觀測到的多個脈沖星（中子星）雙星系統的軌道衰減完全符合廣義相對論預言的引力波的輻射，但是沒有直接探測器引力波信號也讓人多少有點擔心引力波的輻射是否真的和廣義相對論預言的一樣？
一瓶茅臺的賭
2016年1月16號“北京聽道”演講之前，《知識分子》要我說一下新年的愿望，我說，希望猴年（沒說馬月）能夠看到引力波被直接探測到（見《知識分子》：“你收到一份科學家的猴年告白｜視頻”，回復“148”查看）。
2月6號早晨又收到了哈佛大學蘇萌發來的電子郵件，透露的信息和昨天（2月11號）公布的引力波探測信息一模一樣，劇透的相當徹底。于是我把每年必寫的拜年信的題目改成了“我的猴年愿望沒有馬月，祝福您猴年也心想事成！”
拜年信里面有這一段：“雖然很多人說這事不太靠譜，得等到猴年馬月才能探測到引力波，我卻信心滿滿地去掉了馬月保留了猴年！(悄悄地說：不過下一個引力波事例恐怕真的得等猴年馬月了，和SN1987A超新星中微子類似，雖然諾獎已經給了，大家還在苦苦地等待下一次，再一次印證了沒缺陷不常見才是美！）”
上面的“不過下一個引力波事例恐怕真的得等猴年馬月了”這句話，我的好朋友王力帆教授不同意，他認為后面噼里啪啦地就會來一批。于是我提議打一個賭：我賭猴年只會正式公布這一例引力波探測事件，賭注是一瓶茅臺。王力帆應戰，國家天文臺薛隨建副臺長支持王力帆，但是也以科學的精神表示靜等結果！
天文學歷史上前所未有的錯誤？
其實我和引力波探測也不是一點緣分都沒有。首先引力波探測界有不少我的朋友，我自己還是中國科學院空間引力波探測工作組成員之一。
但是我和引力波探測最有意思的一次接觸則是多年前我到Caltech（就是LIGO的奠基和牽頭大學）參加他們新校長就職典禮順訪的時候發生的。
當時美國正在做十年天文規劃，而空間引力波探測項目LISA和X射線空間天文臺Constellation-X處于激烈的競爭。我雖然已經回國，但是我在美國的很多X射線天文的同行還指望Constellation-X立項，所以我是堅定的Constellation-X支持者。
我以前的一個同行Caltech的教授Tom Prince，當時是LISA的項目科學家，我約好了見他。進他辦公室他的第一句話就是，我們現在不在同一個領域了，你不會只是來看我吧？我說當然不是，我是來和你討論引力波探測的話。我把門關上說，我下面要說的話我從來沒有對任何人說過，以后也不會公開說：我不認同LISA的計劃，甚至我認為LISA項目犯了天文學歷史上前所未有的錯誤！（我用的是“unprecedented mistake in the history of astronomy"）。
Tom立刻張大了嘴，一副缺氧的樣子。緩了一會兒說，我知道你的學術觀點不但犀利而且經常離經叛道，但是你對LISA的這個批評卻是我聽到的最嚴重的批評，道理何在？
我說，我們天文學的歷來做法就是：為了探測某一種天文信號（比如X射線），首先造一個儀器在實驗室里驗證這個儀器的確能夠探測到這種信號，然后做一臺小的天文儀器先探測到一點天文信號，哪怕是一個X射線光子，然后再逐漸造大的，能力逐漸加強。而LISA計劃就是一步登天，耗資10億甚至幾十億美元，為什么不能先造一個小的LISA，看到一個引力波源之后再造大的？
他回答說，你說的沒錯，但是我們也有苦衷啊，接著他說了一堆為什么他們沒有采取我說的天文學的常規做法、而是直接上大家伙的理由。當然后來的故事我們都知道了，由于LISA耗資巨大，而且缺乏前面的技術驗證，美國NASA取消了這個項目。歐洲的ESA正在艱難地推動這個項目，最樂觀估計也得十幾到二十年之后才能發射運行了。目前中國正在和ESA討論如何介入加快LISA項目的可能性。
他隨后說，地面引力波探測LIGO等項目符合你說的發展路線，他們就是一步步地驗證探測器原理，一步步地擴大規模提高精度，如果你們感興趣引力波探測，應該考慮加入LIGO等項目。
今天LIGO的成功的確不是偶然的，我覺得是遵循科學研究規律的必然結果。
這幫家伙真能自娛自樂
從上世紀70年代開始可行性研究，到90年代正式立項，中間經歷過多次的升級改造，一直到這次的GW150914事例，幾十年的歷程，幾代人的努力，大部分人在整個職業生涯都沒有像樣的論文，而且也沒有指望在自己的職業生涯能夠親自體驗到最后的成功，而且即使成功了，自己也是上千個作者中的一位，除非名字以A或者Z開頭，自己的名字被別人認出來是相當困難的事情。
在這種情況下，除了要大贊人家的資助部門在沒有成果的情況下持續支持了這個領域和項目幾十年，我也很奇怪幾十年來這個領域的科學家怎么能夠生存下來而且還發展起來？我曾經把這個問題拋給過我認識的在這個領域的多個朋友們，當然答案是各種各樣的，有不少回答說，也就是一份工作啊，只要兢兢業業做了就行啊，有的說反正也就是過渡一下啊，找到更好的工作就走了啊。
但是還真的有不少人就是要這份冒險，想成為“第一團隊”的一員，盡管是千分之一的一員。但是畢竟要顯示出這個領域的活力，畢竟要吸引年輕人入行，于是就經常湊起來寫大型的綜述文章（盡管不知道猴年馬月才能真的看到引力波），文章的作者名單一律是無窮長。比如我就應邀擔任過eLISA項目綜述文章的編輯，由于這個領域幾乎所有的人都在作者名單上，我折騰了幾個月才找到了一個審稿人，又花了幾個月才審完了文章。
同樣，這個領域的會議也特別多，我偶爾也會去湊熱鬧，每次看到他們自娛自樂地說各種可能性各種美好的愿望各種美好的前途，都不禁覺得難道我是混進了精神病院？
GW150914就是美猴王
但是這個LIGO事例比他們精心描繪的所有最好的結果都更好！天才和精神病患者有時候是真的不好區分。
毫無疑問，這個LIGO事例又一次驗證了廣義相對論的沒缺陷，而恰好在愛因斯坦發表廣義相對論100周年的時候看到這個極端不常見的引力波事件（第一個恒星級質量黑洞雙星），又一次說明不但廣義相對論繼續領跑最美的科學理論，LIGO探測到的這個GW150914引力波事例也是猴年最美的科學成果，堪稱“美猴王”。
何時拿諾獎？
很顯然LIGO探測到的這個GW150914引力波事例是諾獎級的成果，因為科學界早就有共識，第一次直接探測到引力波應該獲得諾貝爾物理學獎。但是我傾向于認為，如果引力波探測的結果僅僅是這個工作，要拿到諾獎恐怕不易！
原因在于，需要有獨立的結果或者方法檢驗或者驗證這個結果，或者這個實驗發現新的、但是不同的引力波事例。
我前面已經說了，我不認為這個實驗能夠很快地發現更多的其它類型的引力波事例，原因在于他們看到的恒星級質量雙黑洞并合事例應該是非常稀有的，但是恰好這類事例的引力波信號比較強，所以他們看到了。其它類型的引力波事例肯定多得多，但是信號弱，現有的儀器可能看不到。
即使由于我們不理解的原因（這很可能，畢竟絕大部分突破性的科學發現都是預料之外的），恒星級質量雙黑洞并合事例很多，但是天文界的一個傳統就是：需要找到其它的信號獨立驗證，比如電磁波信號。
目前尚未看到這個事件的電磁波對應體的明確證據（盡管有微弱證據表明可能看到了和這個事例對應的伽瑪射線暴），說明找到這種事件的電磁波對應體可能會比較艱難。關于這件事，我和幾個同事們今天在朋友圈里面有過一段激烈的討論。
事實上，我們曾經寫過文章預言這種雙黑洞并合不會產生電磁波輻射【參考文獻1】，這是文章里面的一段話：“Therefore with full and self-consistent general relativity calculation, we find that the in-falling matter will not accumulate outside the event horizon, and thus the quantum radiation and Gamma Ray bursts predicted in [2] and [3] are not likely to be generated. We predict that only gravitational wave radiation can be produced in the final stage of the merging process of two coalescing black holes. Future simultaneous observations by X-ray telescopes and gravitational wave telescopes shall be able to verify our prediction.” （因此，利用完整和自洽的廣義相對論計算，我們發現下落物質不會堆積在黑洞的事件視界外面，因此以前預言的量子輻射和伽瑪射線暴【參考文獻2，3】不太可能產生。我們預言兩個黑洞并合只能產生引力波但是不會產生其它信號。未來同時的X射線和引力波探測將能夠驗證我們的預言。）
那么，如何才能驗證LIGO的結果使得他們能夠盡快獲得諾貝爾獎呢？這是我們現在開始認真考慮的問題。我相信很快我們就會看到各種各樣的建議、方案和理論模型。
探測引力波有什么用？
盡管我婉拒為媒體寫文章，還是擋不住有不少人問我，探測引力波有什么用？
這樣的問題我其實經常遇到，以后一律采用我前一段在《知識分子》上的一篇文章“從普京發問談起，到底什么是科學？”（回復“171”查看）里面的開場白回答：
俄羅斯在和德國聯合研制一個以暗能量為主要研究目標的空間 X 射線天文衛星。幾年前(當時暗能量的研究剛剛興起)，時任俄羅斯總理的普京在聽取了關于這個項目的介紹后，問了兩個問題：“暗能量有用嗎？暗能量危險嗎？”當時一個科學家是這么回答的：“我不知道。不過在100年前，如果你問愛因斯坦相對論是有用還是危險，愛因斯坦一定回答不知道。但是今天我們知道相對論既有用，也危險。”現在，核能、診斷和治療癌癥的加速器、GPS等等都離不開相對論的應用，但核武器也同樣是相對論的應用！
張雙南
2016年2月12日猴年大年初五于北京家中
參考文獻
【1】Y. Liu（劉元）, S. N. Zhang （張雙南）, Physics Letter B, 679 (2009) 88–94
【2】T. Vachaspati, D. Stojkovic, L.M. Krauss, Phys. Rev. D 76 (2007) 024005.
【3】 T. Vachaspati, arXiv:0706.1203v1, 2007.
（責任編輯 鄧志英）
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