视频 | 巴里·巴里什：引力波——从天而降的“信使”

还记得大热的科幻电影《星际穿越》吗？电影里，引力波成为了跨越时空，传递信息的信使，拯救了人类。

而在真实世界里，引力波确实是一位信使，而这样的信使，在宇宙中还有很多。随着人类科技的进步，我们发现的信使越来越多，对宇宙的了解也越来越多。第三届世界顶尖科学家论坛科学前沿话题讲堂，邀请到引力波研究先驱巴里·巴里什，做了题为《新的文学的诞生——多信使天文学》的主题演讲。

巴里•巴里什（Barry Barish），美国实验物理学家，加州理工学院物理学林德教授，引力波研究的先驱。因对“LIGO探测器和重力波的观测做出了决定性贡献”，他与莱纳•魏斯和基普•索恩（索恩正是《星际穿越》的科学顾问）一起被授予2017年诺贝尔物理学奖。

巴里•巴里什教授以几个案例介绍了人类如何通过引力波了解宇宙，并明确指出多信使天文学是将来不可忽视的新领域。和过去相比，天文学在利用电磁波谱中不同的波长进行天文学的研究上取得了卓越进步。应用射电望远镜这种非凡的技术来观测同样的现象，科学家能够聚集不同区域的不同仪器，通过发射不同频率的信号的方式，从不同的角度、不同的波长让黑洞成像，并最终理解宇宙的本质。

巴里•巴里什教授指出，多信使天文学是未来发展的趋势。这种天文学通过不同信使进行信息结合的形式，来告知宇宙的发展变化。过去在多信使的使用中，人类运用了电磁波谱、无线电波、可见光、高能光子等，而现在，多信使中又增加了新成员——核相互作用力产生的中微子。这种信使不来自电磁相互作用，而来自其他相互作用的信息。总而言之，科学家结合不同信使来研究宇宙中同样的现象，包括光子、电磁辐射、中微子和引力等。

引力波首次探测是有关多信使天文学的第一个案例。巴里•巴里什教授通过不同地区的两个探测器，在两个黑洞相遇时碰撞、合并收集到的信号，证明引力波的存在。这个案例直接证明了过去不被天文学家认可的，恒星黑洞的存在。恒星燃尽之后的崩塌产生了恒星黑洞，而这次的探测又让科学家了解到恒星黑洞不为人所知的其他性质，比如它们成对出现、和月球环绕地球形式相似，并且恒星黑洞的质量比太阳的质量大20倍以上。

第二个案例则是有关于引力波的预测。对于巴里•巴里什教授来说，仅仅通过引力波来观测宇宙还远远不够。预测引力波的出现，并提醒天文学家将望远镜对准引力波产生的方向是非常重要的事情。

巴里•巴里什教授解释了引力波预测的技术原理，并指出三台探测仪器——激光干涉引力波天文台的两台仪器（LIGO）和室女座干涉仪（VIRGO）的同时运作，对于提高信号精确度的重要性。实验证明，除了中微子之外的所有电磁探测器都能检测出信号。通过集中所有探测器发出的信号，最终呈现的信息能够给科学家提供宇宙源头的依据，了解并预测宇宙不同物质的运行规律。

巴里•巴里什教授在演讲中还提到，重金属元素的来源是一直困扰科学家的问题。科学家在实验室里运用中子碰撞制造重元素，而通过千新星的中子星碰撞就能够计算出碰撞中产生的重元素。据巴里•巴里什教授推测，千新星产生了重量为地球重量100倍的黄金和其他重元素，并最终进入地球。这是目前科学家对地球上重元素来源的最好的理解。

最后，巴里•巴里什教授从新的天文学诞生出发，强调了多信使天文学的发展前景以及对于天文学研究的重要性。