苟利军：探测引力波的百年之路（2）

  从爱因斯坦伟大的预言，到一代又一代科学家矢志不渝的求索，“引力波”的探测是一场跨越百年的接力。百年来，引力波的身影总是显得“虚无缥缈”，但在这个顶级世界难题的漫长求索中，科学家从未放弃过自己的努力。正如麻省理工大学的校长所说：“基础学科是辛苦的、严谨的和缓慢的，又震撼性的、革命性的和催化性的。没有基础科学，最好的设想就没办法得到改进，‘创新’也只能是小打小闹。只有随着基础科学的进步，社会也才能进步。”

  在之后的70年代，一个非常偶然的机会，美国麻省大学的两个人，Taylor教授和他的学生Hulse发现了一对脉冲星系统。什么叫做脉冲星？就是说某一颗恒星，有点像灯塔，它在旋转的过程中，当信号扫到地球的时候我们就能够正常的看到，当离开地球的时候，我们就探测不到，好像隔一段时间就有一个信号，我们叫做脉冲信号。这一类天体通常是中子星。Taylor发现了一类很奇怪的双中子星或者说脉冲双星系统。因为通常的脉冲星系统的周期是非常精确的，但是这个系统的周期在逐渐减小。当时他就想不明白，最后突然来了灵感，说因为这是一个非常致密的脉冲星系统，所以很可能在旋转的过程中有比较强的引力波产生。他们经过一段时间的观测，同时从理论的角度对他们的观测进行了拟合，发现理论跟观测结果是完美符合的，所以就间接地探测到了引力波。

  我们现在知道，不仅仅是双中子星，双黑洞也存在着这种比较强的引力波。在之后的70年代，也有两个人，一个是麻省理工Weiss, 一个是Forward，他们想到可通过Michelson干涉仪来测量引力波的存在。具体的测量原理格外的简单，就是说一束激光进来，如果它的位置没有变化的话，分成两束最终被反射回来，它们所形成的强度不会发生明显的变化，但是如果距离发生了变化，所对应的相位发生明显的变化，我们所观测到的强度也会发生明显的变化。如果一束激光一直在反射合并，它的强度没发生变化，那证明没有引力波经过；那假如发现它的强度发生了变化，就可以间接推断出引力波的存在。最终探测的强度与臂长是有关系的。所以如果我们把臂长做得很长，这就等于把信号放大了，那么，尽管引力波的信号比较弱，终究是有可能会被探测到。

  后来美国的LIGO探测器的臂长就做得非常的大，这是（图片6）激光干涉探测仪的实验图。LIGO计划是在1992年由美国的自然基金委员会开始资助的，它是世界上第一个大规模的引力波探测项目，是由加州理工和麻省理工的人建造的。麻省理工的人提出了探测的方法，加州理工在设备制造方面有非常强的技术，强强联合，最终有了这一个项目。LIGO包含了两个探测器，一个是位于美国的华盛顿州Hanford城市，另外一个位于美国的路易斯安那州Livingston城市。