張雙南：LIGO何時得諾貝爾獎

　　科學界早有共識，首次直接探測到引力波應該能獲得諾貝爾獎。但我傾向于認為，如果引力波探測的結果僅僅只是這個工作，要拿到諾獎恐怕不易！

　　原因在于，任何科學實驗都需要驗證——或者有其他的結果、方法去檢驗、驗證雙黑洞合并的引力波事件，或者LIGO能夠發現新的、但是不同的引力波事件，這個工作才能順理成章地獲得諾貝爾獎。

　　首先，我不認為LIGO能夠很快發現更多其他類型的引力波事件。引力是最弱的相互作用力，以至于愛因斯坦都認為引力波可能無法被直接證實。LIGO觀測到的恒星級質量雙黑洞并合的引力波信號比較強，但此類事件可能是非常稀有的，而其他類型的引力波事件信號非常弱，現有的儀器很可能無法發現。

　　其次，即使恒星級質量雙黑洞并合事件很多，但天文界研究的一個傳統是：需要找到其他的信號對結果進行獨立驗證，比如電磁波信號。目前我們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馬射線暴），說明找到這種事件的電磁波對應體可能會比較艱難。

　　當然，對這一結論科學界也有爭議。我們研究小組曾經寫過文章預言這樣的雙黑洞并合不會產生電磁波輻射。這篇文章是用英文寫的，我們在文中的主要觀點翻譯回中文是：“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馬射線暴不太可能產生。我們預言兩個黑洞并合只能產生引力波但是不會產生其他信號。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。

　　其中之一就是歐空局主導的激光干涉空間引力波觀測項目（LISA）。其實LISA與LIGO差不多同時醞釀，LISA在太空，LIGO在地面。盡管LISA的科學目標不是探測恒星級質量雙黑洞并合事件，但是如果LISA如期探測到超大質量黑洞并合產生的引力波，就是對這次LIGO探測結果的驗證。今天LIGO已經取得了重大成功，但幾年前美國NASA取消了LISA項目，現在歐空局正在艱難推動LISA。

　　我認為，LIGO的成功不是偶然的，而是遵循科學研究規律的必然結果。天文學研究的歷來做法是：為了探測某一種天文信號（比如X射線），首先造一個“微縮”的“實驗室版”儀器，在實驗室進行人工模擬驗證，目的是確認儀器能否探測到這種信號。然后做一臺小的天文儀器，看是否能夠探測到天文信號，哪怕只有一個X射線光子。取得成功后，再逐漸造更大的、能力更強的。從當時的情況看，LISA計劃耗資巨大、但是缺乏中間步驟，就是一步登天，因此在和其他大項目的競爭中很難成功。

　　LISA和LIGO探測引力波的原理是一樣的，所以LIGO的成功可以說是證實了這種探測引力波的方案的可行性，我認為可能會促進LISA的實施進程。目前，中國科學家正在探討介入LISA的可能性，也就是“太極計劃”的一部分。不過，最樂觀估計，空間探測引力波需要的衛星編隊也得十幾、二十年之后才能發射運行了。有可能在此之前這次LIGO引力波的探測結果已經通過其他的手段得到了驗證，LIGO的這項工作已經獲得了諾獎。盡管如此，LISA的科學意義仍然是非常重大的，因為它可以觀測其他任何手段都不能研究的天體物理現象，比如超大質量黑洞的并合過程。