【文/ 观察者网专栏作者 姬扬】

利用巨大的干涉仪来探测微弱的引力波（LIGO国际合作项目），经过几千名科技人员、几十年的辛勤工作，终于得到了回报，不仅在科学上取得了重大的成功，还在社会上造成了巨大的影响。

2016年2月，LIGO召开新闻发布会，宣布第一次成功探测到引力波事件（GW150914），引发了全世界对引力波的广泛关注，特别是因为爱因斯坦正好是在100年前提出了广义相对论，也就是引力波的理论基础。此后，LIGO陆续发布了几次引力波的消息（GW151226和GW70104，以及疑似的引力波事件LVT151012），但是却无法再度吸引人们的注意力，可能是因为只有两个观测站能够测到信号的缘故。今年9月底，LIGO宣布，三台引力波探测站（美国的两个LIGO和欧洲的VIRGO）同时观测到一个引力波事件（GW170814），对引力波的关注度才有所上升。10月初，诺贝尔奖委员会宣布将2017年诺贝尔物理学奖授予为引力波探测做出巨大贡献的三位科学家，雷纳·韦斯（Rainer Weiss）教授、巴里·巴里什（Barry Clark Barish）、基普·索恩（Kip Stephen Thorne）教授，仿佛是众望所归了。上周又爆出一个大新闻，引力波、伽马射线暴和光学观测手段都观测到同一个天体物理事件（引力波事件GW170817即伽马暴事件GRB170817A），开辟了多信使天文观测的新纪元。

引力波探测是科学界的一件大事，以前我也表述过个人看法：

引力波探测（LIGO）是物理学的巨大胜利，标志着精密探测技术的巨大进步。然而，从科学意义上来看，与其说他标志着爱因斯坦广义相对论的百年胜利，不如说象征着战后几十年来辉煌无比的“大科学”的走向衰亡，欧洲大型粒子对撞机的负面结果只是另一个脚注而已。

又到了诺贝尔奖颁奖的时节了，网上好像有很大的呼声说，这次的物理奖要给引力波了，我是很不以为然的——不是说这个工作不重要，而是说没必要这么着急。一百年前给爱因斯坦授奖的时候，那是多么的谨慎，仔仔细细地挑了个“光电效应”，连相对论都不敢提；一百年后，轮到引力波了，难道就等不及再一个独立的测量结果吗？

我能理解这次诺奖为什么颁发得这么快，因为可能的获奖者都年事已高，而对引力波探测有着重大贡献的德雷弗教授今年年初就过世了，其他人能挺多久肯定是个问题，而且独立的第三方测试结果肯定不是三年五载就可以出来的。我也能理解这次诺奖为什么颁发给巴里什教授，因为现在有太多的大科学工程，参与者的贡献很难衡量比较，这次可以算是诺奖委员会对尝试颁发团体奖的一次试水——所以我才有些调侃地说，这是首次颁发的诺贝尔管理奖。

这些我在理智上都能理解，但是在感情上却很难接受：特别重要的成果应该接受特别严厉的检验，毕竟这是要写进物理学史的工作。借着这次多信使天文观测事件，我想再说说为什么我觉得引力波探测需要更多的检验。

表1

目前已经发现了5个引力波事件（表1），前4个都是双黑洞融合产生的。这种事件仅仅以引力波的形式释放能量，并没有任何电磁信号，也就是说，唯一的证据就是几台观测站近乎同时地观测到了类似的信号（或者说波形），与数值相对论的计算结果符合，而且排除了外界干扰造成了假信号这种可能。第5个也就是最近的一个引力波事件是两个中子星融合产生的，伴随着电磁信号的产生，伽马暴和光学测量都得到了结果。

引力波是非常微弱的信号。我们以第5次引力波事件GW170817测量的“原始数据”为例，简单说明一下引力波数据分析的困难。

据LIGO团队说，这次测量的信噪比是最高的，三个观测站的信噪比分别为LIGO Livingston的26.4、LIGO Hanford的18.8和VIRGO的2.0。图一给出了LIGO Livingston在引力波发生时刻附近的应变数据：在几秒钟的时间里，应变的变化范围是10^-17的量级，在几毫秒的时间里，应变的变化范围也有10^-20的量级。LIGO有很多的、各种各样的传感器来探测外界的微小扰动，这样才能把光滑的背景起伏消除，让应变的数据从10^-17的量级减小到10^-20的量级，然后还要进行各种数据处理（主要是平均了），再与数值广义相对论计算的各种模式进行对比，才能确认量级为10^-22的引力波信号。

图1、引力波事件GW170817的“准原始数据”。数据来自于LIGO网站（Data release for event GW170817  https://losc.ligo.org/events/GW170817/）