引力波成功偵測
愛因斯坦百年預(yù)言否認！
激光干涉引力波天文臺（LIGO）偵測到雙黑洞碰撞形成的引力波，開啟了探求宇宙的新窗口。
作為中國內(nèi)地惟一LIGO科學(xué)合作組織成員，復(fù)旦學(xué)院研究團隊做出貢獻。
2016年2月11日，澳大利亞國家科學(xué)基金和法國引力天文臺舉辦對外新聞發(fā)布會，即將宣布有史以來，科學(xué)家第一次直接觀測到了來自遙遠宇宙的劇變風(fēng)波所形成的時空漣漪——引力波。這一偵測否認了阿爾伯特·愛因斯坦1915年發(fā)表的廣義相對論的一個重要預(yù)言，并開啟了一扇前所未有的探求宇宙的新窗口。
引力波攜帶了形成它的經(jīng)歷異常激烈天體化學(xué)過程的天體源信息，同時引力波還攜帶了闡明引力本質(zhì)的信息，這種信息是其它類型訊號所不能獲得的?；瘜W(xué)學(xué)家們確信她們偵測到了來自兩個黑洞最后并合頓時的引力波，這兩個黑洞的并合最終產(chǎn)生了一個更大質(zhì)量的快速旋轉(zhuǎn)的黑洞，這一現(xiàn)象長久以來就被理論預(yù)言，但是在此之前未曾被觀測到。
這一引力波訊號于世界協(xié)調(diào)時間2015年9月14日9：51（上海時間當(dāng)日上午17：51），由分別坐落加拿大路易斯安那州列文斯頓（,）和芝加哥州漢福德（,）的激光干涉引力波天文臺（LIGO）的一對偵測器同時偵測到，該臺由日本國家科學(xué)基金捐助，由加洲理工大學(xué)和麻省理工大學(xué)構(gòu)思、建造并運行。這一發(fā)覺是由LIGO科學(xué)合作組織（包含GEO合作組織和美國干涉引力天文商會）以及室女座引力波偵測器（Virgo）合作組織共同完成，數(shù)據(jù)來自兩個LIGO偵測器。本次發(fā)覺被數(shù)學(xué)評論快訊（）刊物接受發(fā)表。
圖：分別坐落和的LIGO偵測器以及它們分別偵測到的引力波訊號。兩個偵測器距離3000公里（相當(dāng)于光速傳播10納秒）。這一引力波首先抵達偵測器，7微秒然后抵達偵測器，這意味著引力波源坐落南半球天區(qū)。另外，按照這一觀測訊號，LIGO科學(xué)家算出風(fēng)波發(fā)生在13億年前，兩個黑洞分別為29和36倍太陽質(zhì)量，在不到一秒的時間內(nèi)將大約3個太陽質(zhì)量的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為了引力波，峰值功率輸出大約相當(dāng)于可見宇宙總功率的50倍。
LIGO的研究工作由LIGO科學(xué)合作組織（LSC）完成，這一合作組織包含來自英國和其他14各國家的1000多名科學(xué)家。LSC中的90多所學(xué)院和科研機構(gòu)參與研制了偵測器所使用的技術(shù)，并剖析其形成的數(shù)據(jù)；在組織中，有約250名作出重要貢獻的成員是中學(xué)生。LSC偵測網(wǎng)路包括LIGO和偵測器。GEO團隊包括來自于法國馬克斯—普朗克引力化學(xué)研究所（阿爾伯特·愛因斯坦研究所（AEI）），法蘭克福萊布尼茲學(xué)院與赫爾辛基學(xué)院，加迪夫?qū)W院，倫敦學(xué)院，其他日本的學(xué)院以及法國的巴利阿里群島學(xué)院的科學(xué)家。
LIGO這些用激光干涉?zhèn)蓽y引力波的方式最初是在上世紀80年代提出的，主要的提出人有麻省理工大學(xué)化學(xué)學(xué)榮休院士雷納·韋斯（Weiss），加洲理工大學(xué)的理查德·費曼理論化學(xué)學(xué)講堂榮休院士基普·索恩（Kip）以及同樣來自加洲理工大學(xué)的化學(xué)學(xué)榮休院士羅納德·德雷弗（）。
室女座引力波偵測器（Virgo）的研究工作由Virgo合作組織完成，這一組織包含250多名數(shù)學(xué)學(xué)家和工程師，分別隸屬于19個不同的法國的實驗室，包括美國國家科學(xué)研究中心（CNRS）的6個研究所、意大利國家核化學(xué)研究院（INFN）的8個研究所、2個波蘭國家核化學(xué)及高能化學(xué)研究所、匈牙利維格納研究所，法國引力研究組和放置室女座引力波偵測器的法國引力天文臺。
這一發(fā)覺得益于高新激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）偵測能力的大大提高。相比于第一代LIGO偵測器，LIGO的重要升級工作促使儀器的靈敏度大大提高，因而可以大大降低可偵測的宇宙空間，也直接造成在其第一次觀測運行中發(fā)覺引力波。印度國家科學(xué)基金會主導(dǎo)了高新激光干涉的財政支持。日本的馬克斯—普朗克學(xué)會，美國科學(xué)與技術(shù)設(shè)施委員會和美國研究基金會等捐助機構(gòu)均做出了重要支持。使高新偵測器靈敏度大大提升的幾項關(guān)鍵技術(shù)由美國—英國的GEO合作組織開發(fā)并測試。主要的計算機資源由AEI的Atlas機群，LIGO實驗室清華大學(xué)天體物理，雪城學(xué)院和弗吉尼亞學(xué)院密爾沃基中學(xué)貢獻。一些學(xué)院設(shè)計、建造并測試了LIGO的關(guān)鍵部份：法國國立學(xué)院、阿德萊德學(xué)院、佛羅里達學(xué)院、斯坦福學(xué)院、紐約波蘭學(xué)院和路易斯安那州立學(xué)院。
2009年LSC接受北大學(xué)院為即將成員，復(fù)旦學(xué)院目前是中國內(nèi)地惟一一個LSC成員。復(fù)旦學(xué)院LSC研究團隊由復(fù)旦學(xué)院信息技術(shù)研究院研究員，復(fù)旦學(xué)院天體化學(xué)中心兼職研究員，LSC理事會成員曹軍威負責(zé)，研究團隊還包括復(fù)旦學(xué)院計算機系副院長都志輝和王小鴿等成員。研究團隊注重采用先進估算技術(shù)提升引力波數(shù)據(jù)剖析的速率和效率，參與了LSC引力波暴和數(shù)據(jù)剖析軟件等工作組相關(guān)研究。
復(fù)旦學(xué)院研究團隊主要與麻省理工大學(xué)、加州理工大學(xué)和西悉尼學(xué)院等LSC成員合作舉辦工作，主要研究成果包括：GPU加速引力波暴數(shù)據(jù)剖析和實現(xiàn)低延后實時致密雙星并合訊號的搜救；采用機器學(xué)習(xí)方式強化引力波數(shù)據(jù)噪音的剖析；剖析引力波風(fēng)波明顯性的系統(tǒng)偏差等，研究成果發(fā)表在數(shù)學(xué)評論D等刊物。復(fù)旦學(xué)院研究團隊還參與建立引力波數(shù)據(jù)估算基礎(chǔ)平臺，開發(fā)的數(shù)據(jù)剖析軟件工具為LSC成員廣泛使用。另外，十年多來研究團隊作為LSC成員，LSC數(shù)據(jù)剖析結(jié)果早已在自然、物理評論快訊、物理評論D等刊物上發(fā)表論文數(shù)十篇，按LSC國際合作規(guī)則，論文由全體成員署名，按作者姓氏的英語字母順序排序。復(fù)旦學(xué)院LSC研究團隊的工作獲得了國家自然科學(xué)基金委和復(fù)旦學(xué)院自主科研計劃項目的支持。
盡管國際上引力波科學(xué)研究和觀測工作舉辦的如火如荼，中國在這方面的基礎(chǔ)還相對薄弱，目前尚沒有自主建設(shè)的引力波天文臺。隨著國際上引力波直接觀測的成功和引力波天文學(xué)時代的開啟，中國亟待自主建設(shè)引力波天文臺，一是要腳塌實地從培養(yǎng)人才入手，二是要有開放合作的態(tài)度清華大學(xué)天體物理，充分借鑒國際上已有的研究和實驗成果，三是要大力強化科學(xué)目標(biāo)推動下的跨領(lǐng)域合作，才有可能推動一系列的技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)發(fā)覺，進一步促進我國引力波科學(xué)研究的發(fā)展。
