“解密”引力波發(fā)現(xiàn)的“暗戰(zhàn)”“風(fēng)聲”
上個世紀60年代,科學(xué)家第一次檢測到了天體脈沖星的信號,他們曾懷疑這是外星人發(fā)出的短促而有節(jié)律的信號,遂將信號源命名為“小綠人”,人們現(xiàn)在知道,快速旋轉(zhuǎn)的中子星中發(fā)出了規(guī)則性的閃現(xiàn)。在天體物理學(xué)的研究中,科學(xué)家將精確性閃現(xiàn)的脈沖信號看成是對天體運行進行檢測的時鐘。在英國曼徹斯特附近的焦德雷爾·班克天文臺,天文學(xué)家對中子星的“宇宙時鐘”功能產(chǎn)生了濃厚的興趣,他們期待在脈沖信號的檢測中發(fā)現(xiàn)引力波的蛛絲馬跡。
引力波通常被科學(xué)家比喻為宇宙時空海洋的漣漪,在兩個相互旋轉(zhuǎn)的大質(zhì)量天體之間,人們有可能檢測到引力波的信號。曼徹斯特大學(xué)焦德雷爾·班克天文臺的科學(xué)家本·斯塔克斯將水池里的漣漪比作是看不見的時空引力波,“引力波漣漪”好似池塘水面在受到石子的擊打時產(chǎn)生的波紋。斯塔克斯參加了歐洲科學(xué)團隊的一個研究項目,歐洲脈沖星陣列(EPTA)確立了項目研究的目標,對脈沖星信號抵達地面的時間微弱變化進行檢測,在脈沖星信號源和地球接收器之間尋找引力波傳播的信號。收集脈沖星信號的射電望遠鏡系列分別位于英國、德國、法國和意大利。

歐洲EPTA項目不是唯一搜索引力波的項目,國際觀測合作的項目包括美國的銀河系外宇宙背景成像偏振信號望遠鏡(BICEP2),早在2014年的3月,BICEP2科學(xué)團隊聲稱,他們找到了原初引力波的證據(jù),美國科學(xué)家聲稱,他們在宇宙微波背景輻射(CMB)中觀測到了偏振信號,這些偏振信號受到了引力波激發(fā)的直接影響。歐洲普朗克衛(wèi)星之前的觀測數(shù)據(jù)顯示,偏振信號可能從銀河系內(nèi)的灰塵和浮云發(fā)出,偏振信號不足,難以證實原初引力波的存在。
歐洲普朗克衛(wèi)星的科學(xué)家和美國南極引力波天文臺的科學(xué)家出現(xiàn)了爭執(zhí),雙方的爭執(zhí)起到了“催化劑”作用。國際射電天文學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家加快了引力波搜索的步伐,在普朗克衛(wèi)星和南極天文臺的數(shù)據(jù)中找到了兩者差異的原因,BICEP2項目團隊使用了架設(shè)在地面的南極天文臺,而普朗克太空望遠鏡在太空翱翔,兩只科學(xué)團隊渴望盡早發(fā)現(xiàn)CMB信號的細節(jié)變化。
EPTA是一個跨國性的歐洲合作項目,脈沖星天文學(xué)是項目團隊主要的研究對象,通過整合歐洲成員國和天文觀測機構(gòu)的資源,脈沖星檢測的精確性得到提高。EPTA項目團隊關(guān)注的焦點是應(yīng)用脈沖星的精確時鐘特性,直接探測引力波存在的可能。難以在短期內(nèi)實現(xiàn)擬定的研究目標,科學(xué)家進行了長期的定時觀測和數(shù)據(jù)分析。脈沖星的信號源“居無定所”,分散在宇宙的各個方向、位置,比如:星系的合并過程通常伴隨了兩個原初黑洞的合并,兩個黑洞的合并過程產(chǎn)生了隨機性的引力波信號,它們滲透到了宇宙太空。

一旦引力波信號對準了地球,科學(xué)家將會接收到引力波信號。脈沖星的計時功能被用來檢測引力波的存在,關(guān)鍵是確保脈沖星信號計時的高精度。目前還不能確定,EPTA和BICEP2科研項目,哪一個可能更接近引力波發(fā)現(xiàn)的目標、更好地解釋引力波物理學(xué),科學(xué)家和社會公眾都在等待最終的檢測結(jié)果。科學(xué)發(fā)現(xiàn)注入了科學(xué)競爭的元素,經(jīng)濟競爭推動了社會的發(fā)展,科學(xué)競爭推動了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的進程??茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的競爭可以是自發(fā)形成的,可以是有組織的行為,無論是個人的還是組織的行為,推進經(jīng)濟和科學(xué)進步的競爭值得贊美和鼓勵。
科學(xué)進步得益于科學(xué)發(fā)現(xiàn),每個科學(xué)家和每個科學(xué)團隊都有可能取得科學(xué)發(fā)現(xiàn)的成果。引力波的證實或證偽都有極高的科學(xué)價值,有些科學(xué)家和科學(xué)愛好者相信引力波的存在,有些科學(xué)家和科學(xué)愛好者則否認引力波的存在。愛因斯坦最早預(yù)言了引力波的產(chǎn)生,但有關(guān)引力波真實與否的爭論從未停止,檢測技術(shù)的提升加速了引力波發(fā)現(xiàn)的進程。持反對意見的人士認為,引力波的搜索耗費了大量資源,持贊成意見的人士認為,引力波搜索項目屬于重大基礎(chǔ)性的研究課題,值得投入大量的科研經(jīng)費。

(2014-10-20)