去年9月，Frontiers for Young Minds期刊網(wǎng)站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“FYM”）上線(xiàn)了五位諾貝爾獎(jiǎng)得主專(zhuān)門(mén)為青少年撰寫(xiě)的科學(xué)文章合集，《賽先生》獲FYM官方授權(quán)第一時(shí)間發(fā)布了中文翻譯版本。今年11月，F(xiàn)YM諾貝爾獎(jiǎng)合集系列迎來(lái)更新，再次收錄5篇由諾獎(jiǎng)得主為全球的好奇大腦撰寫(xiě)的最新文章?！顿愊壬帆@FYM獨(dú)家授權(quán)，將陸續(xù)翻譯這五篇文章，分享給中文讀者。和所有在 Frontiers for Young Minds 發(fā)表的文章一樣，諾貝爾獎(jiǎng)合集的作者們同樣需要用孩子的語(yǔ)言對(duì)文章進(jìn)行改寫(xiě)，隨后由 8-15 歲的青少年審稿人出具審稿報(bào)告，通過(guò)后文章才可以發(fā)表，以確保文章易于理解并有趣。
諾貝爾獎(jiǎng)得主合集系列將持續(xù)更新，旨在發(fā)展這一寶貴的教育資源，以激勵(lì)年輕人，同時(shí)鼓勵(lì)分析性思維和想象力的建立。
作者
Barry Barish（美國(guó)加州理工學(xué)院LIGO實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)教授，2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主）瞿立建
余其身
想象一下，你可以選擇一雙新的眼睛，幫助你看到以前從不能看到的東西。也許你會(huì)選擇超人的X射線(xiàn)視覺(jué)，或者你更愿意將微小的事物放大，看到微觀世界的奇妙?？茖W(xué)界最近獲得了一雙新的眼睛—— 一種觀察宇宙奧秘的新方法——引力波，即由引力本身產(chǎn)生的波。本文將帶你認(rèn)識(shí)引力波。首先，我們將解釋一下引力——從牛頓的經(jīng)典觀點(diǎn)到愛(ài)因斯坦的現(xiàn)代觀點(diǎn)，后者也是更復(fù)雜的觀點(diǎn)。然后我將解釋大質(zhì)量天體的運(yùn)動(dòng)如何產(chǎn)生引力波，也就是空間和時(shí)間的漣漪，以及它們可能如何被用來(lái)解釋宇宙的一些奧秘，甚至幫助我們了解地球的起源。
1687年，偉大的英國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家艾薩克·牛頓爵士出版了他的名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》[1]，簡(jiǎn)稱(chēng)《原理》。他在書(shū)中提出了他的引力理論——科學(xué)中的第一個(gè)"宇宙"理論。牛頓理論證明，兩個(gè)物體之間的引力與它們的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。這聽(tīng)起來(lái)很復(fù)雜，但它意味著物體的質(zhì)量越大，彼此越近，它們對(duì)彼此的引力作用就越強(qiáng)。雖然這是真的，但事實(shí)證明，牛頓的美妙理論存在著一些局限。
首先，你有沒(méi)有想過(guò)，為什么當(dāng)蘋(píng)果從樹(shù)上掉落時(shí)，它是往下而不是往上？當(dāng)你跳躍時(shí)，為什么你最終會(huì)落回地球，而不是繼續(xù)往上飛？牛頓的理論實(shí)際上并沒(méi)有回答這些簡(jiǎn)單的問(wèn)題。它只告訴了我們，兩個(gè)物體之間相互施加的引力大小，比如蘋(píng)果和地球之間或你和地球之間的引力。該理論沒(méi)有考慮物體之間的力的方向（朝向?qū)Ψ交蜻h(yuǎn)離對(duì)方），也沒(méi)有解釋引力到底是從哪里來(lái)的（圖1）。
圖1 牛頓成功的引力理論具有不少局限。(A) 你有沒(méi)有想過(guò)，為什么當(dāng)你跳起來(lái)之后會(huì)落回地球，而不是飛向天空？是什么吸引你回到地球？牛頓理論無(wú)法回答這個(gè)問(wèn)題。(B) 當(dāng)一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上掉下來(lái)時(shí)，觀察者需要時(shí)間才能知道這個(gè)事情的發(fā)生，因?yàn)樾畔⑹且怨馑賯鞑サ?。牛頓理論假設(shè)了觀察者在蘋(píng)果落下的同一時(shí)刻看到它瞬間落下。這兩個(gè)局限都被愛(ài)因斯坦的引力理論解決了。
牛頓理論的第二個(gè)困難有點(diǎn)難以把握。想象一下，太陽(yáng)突然消失了。如果它現(xiàn)在消失，我們需要8分鐘后才能看到它已經(jīng)不在那里了，因?yàn)楣鈴奶?yáng)到達(dá)我們這里需要8分鐘的時(shí)間。宇宙中發(fā)生的其他任何事情也是如此，信息從事件（發(fā)生的地方）傳輸?shù)接^察者（所在的地方）需要時(shí)間。因此，當(dāng)一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上掉下來(lái)時(shí)，應(yīng)該過(guò)了一些時(shí)間（即使只是一秒鐘的極小一部分）之后，觀察者才能知道發(fā)生了什么事（圖1）。牛頓理論沒(méi)有考慮這個(gè)時(shí)間間隔，因此根據(jù)他的理論，觀察者就是在蘋(píng)果掉落的那一時(shí)刻看到這一事實(shí)的。我們知道，現(xiàn)實(shí)并非如此；因此，我們可以認(rèn)為牛頓理論中缺了些什么。我們?nèi)绾尾拍芙鉀Q牛頓理論存在的這兩個(gè)難題呢？幸運(yùn)的是，在牛頓時(shí)代200多年之后，可愛(ài)的物理學(xué)家阿爾伯特·愛(ài)因斯坦提出了一個(gè)解決方案。1915年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了關(guān)于引力的一個(gè)新理論，稱(chēng)為廣義相對(duì)論[2]。愛(ài)因斯坦理論以一種完全不同的方式看待引力，并幫助我們理解牛頓理論無(wú)法解釋的事情。這并不表示牛頓理論是錯(cuò)誤的或是沒(méi)用的——只意味著它是不完備的，而新理論幫助我們以更深刻的方式理解這個(gè)世界。愛(ài)因斯坦理論說(shuō)，在任何大質(zhì)量物體周?chē)?，空間和時(shí)間都被影響，變得扭曲或者彎曲，這產(chǎn)生了朝向該物體的拉力。有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法來(lái)理解愛(ài)因斯坦的引力思想。想象把一個(gè)小彈珠放在一個(gè)平坦的蹦床邊上。這個(gè)彈珠保持靜止不動(dòng)（圖2A）。然而，如果你在蹦床的中間放一個(gè)大保齡球，它就會(huì)使蹦床卷曲，小彈珠就會(huì)向蹦床的中間滑去（圖2B）。這個(gè)重保齡球的存在以這樣一種方式扭曲了蹦床所在的空間：使小彈珠朝向保齡球運(yùn)動(dòng)，就像被它吸引一樣。這基本上就是愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論所說(shuō)的事情。任何質(zhì)量的存在都扭曲了它周?chē)目臻g，在兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間產(chǎn)生了吸引。這幅引力圖景回答了牛頓無(wú)法回答的問(wèn)題：引力為何（以及如何）產(chǎn)生吸引力，以及為什么你跳起來(lái)之后會(huì)向地球墜落？第二個(gè)問(wèn)題與時(shí)間有關(guān)，也被愛(ài)因斯坦解決了，因?yàn)樗睦碚撚?jì)入了光速。在下一節(jié)，我們將看到一個(gè)有趣而重要的現(xiàn)象，即引力波，這是被愛(ài)因斯坦的引力理論所預(yù)測(cè)的。
圖2 根據(jù)愛(ài)因斯坦的引力理論。(A) 當(dāng)你把一個(gè)彈珠放在一個(gè)平坦的蹦床上，它保持在原地。這代表了沒(méi)有大質(zhì)量物體存在時(shí)的空間狀況。(B) 當(dāng)你把一個(gè)重的保齡球放在這個(gè)蹦床的中間，蹦床變成卷曲的。如果你現(xiàn)在把彈珠放在蹦床上，它將向中心運(yùn)動(dòng)。這代表了愛(ài)因斯坦模型中的引力，一個(gè)大質(zhì)量的物體（如恒星）卷曲了空間和時(shí)間，因此吸引其他物體（如蘋(píng)果，或你自己）。
愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論的預(yù)言之一是，引力應(yīng)該具有波動(dòng)性——引力波[3, 4]。思考引力波的一個(gè)簡(jiǎn)單方式是，想象自己在一個(gè)靜止的池塘邊……然后你往池塘里扔一塊石頭。這塊石頭濺起了水花，然后掉到了池塘的底部。雖然石頭現(xiàn)在靜止在池塘底部，但你仍然可以看到它對(duì)水面產(chǎn)生的影響，即水波從中心向外運(yùn)動(dòng)（圖3A）。這也是直觀理解引力波的方法，只是形成引力波的不是那塊落入池塘的石頭，而是空間中大質(zhì)量天體的運(yùn)動(dòng)或碰撞（圖3B）。
圖3 引力波。(A) 當(dāng)你把一塊石頭扔進(jìn)一個(gè)平靜的池塘?xí)r，你可以看到漣漪（波動(dòng)）在橫穿水面運(yùn)動(dòng)，即使當(dāng)石頭已經(jīng)靜止在池塘底部時(shí)還能看到。根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，這與大質(zhì)量天體碰撞時(shí)形成引力波的方式相似。(B) 兩個(gè)大質(zhì)量天體相互碰撞就產(chǎn)生了引力波。即使在碰撞已經(jīng)發(fā)生后，引力波仍繼續(xù)行進(jìn)穿過(guò)空間。在愛(ài)因斯坦預(yù)言了引力波的存在之后，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家們就開(kāi)始嘗試探測(cè)它們，我自己為開(kāi)發(fā)探測(cè)引力波的方法已經(jīng)投入了20多年的時(shí)間——并且還將繼續(xù)。事實(shí)上，面對(duì)引力波，我們同時(shí)擁有一個(gè)“不幸”和一個(gè)“幸運(yùn)”。不幸的是，我們目前無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室里制造引力波，因?yàn)閷?duì)于我們現(xiàn)有的探測(cè)技術(shù)而言，我們所能制造的引力波太微弱了。這是個(gè)不幸，因?yàn)楹玫膶?shí)驗(yàn)是那些讓我們理解全部發(fā)生細(xì)節(jié)的實(shí)驗(yàn)，而這些細(xì)節(jié)在實(shí)驗(yàn)室中更容易實(shí)現(xiàn)。另一方面，我們又被賜予了一個(gè)幸運(yùn)——自然界本身創(chuàng)造的引力波，比我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里制造的任何可能的引力波都強(qiáng)烈得多。這意味著一些產(chǎn)生引力波的天文事件——其中兩個(gè)我將在下面提到——有可能被我們目前最先進(jìn)的探測(cè)器探測(cè)到。盡管這些事件必須是宇宙中最劇烈和最高能的天文事件，只有這樣我們才可能探測(cè)到它們，但它們發(fā)生的頻次仍然很高，足夠我們研究。宇宙中最劇烈的事件是大質(zhì)量天體的爆炸和碰撞。我們探測(cè)引力波的一個(gè)可能極好的波源是超新星爆發(fā)。當(dāng)一個(gè)大質(zhì)量恒星衰老并急劇向內(nèi)坍縮時(shí)就發(fā)生超新星爆發(fā)。這種坍縮使得溫度和壓力急劇提高，能夠加強(qiáng)核聚變，也就是原子中的輕核組合成為重核并釋放能量。這可以觸發(fā)所謂的 "失控的核聚變 “[注1]，從而導(dǎo)致恒星以巨大的能量爆炸，根據(jù)愛(ài)因斯坦理論，這會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的引力波。對(duì)于太空中的猛烈碰撞，其中最高能的發(fā)生在諸如黑洞和中子星的大質(zhì)量天體之間。黑洞是宇宙中已知的質(zhì)量最大的天體，它們所具有的引力吸引強(qiáng)大到可以 "吞噬 “任何靠近它們的東西，甚至恒星。沒(méi)有什么能從黑洞內(nèi)部逃脫，甚至連光也不能，這也是其名字的由來(lái)。中子星是坍縮后的超巨星的殘骸，密度極高，主要由中子這種中性亞原子粒子組成。2015年，人們首次探測(cè)到了引力波[5]。僅僅兩年后，即2017年，我和我的兩位同事，萊納-魏斯和基普-索恩，因這一發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。通常情況下，科學(xué)家們做出杰出的研究工作后，至少需要等待20年才能獲得諾貝爾獎(jiǎng)，但引力波的發(fā)現(xiàn)具有特殊的重要性，原因我將在下面解釋。探測(cè)到來(lái)自?xún)蓚€(gè)黑洞碰撞的第一批引力波之后，我們后來(lái)又探測(cè)到了其他產(chǎn)生引力波的碰撞—— 一次是在2017年，探測(cè)到的是兩個(gè)中子星之間的碰撞 [6]，另一次是2020年，探測(cè)到的是一個(gè)黑洞和一個(gè)中子星之間的碰撞 [7]。當(dāng)我們測(cè)量引力波時(shí)，我們實(shí)際上是在測(cè)量它們?cè)诳臻g和時(shí)間中產(chǎn)生的扭曲（漣漪）。當(dāng)這些扭曲到達(dá)我們的探測(cè)器時(shí)，它們小得令人難以置信，比一個(gè)質(zhì)子的大小還要小得多。為了測(cè)量如此小的信號(hào)，我們的探測(cè)器必須具有比質(zhì)子大小的1/1000更高的精度！你可以想象，這是一個(gè)極其難以達(dá)到的目標(biāo)。它需要使用一種非常特殊的技術(shù)，即干涉術(shù)。我不在這里詳細(xì)描述它，簡(jiǎn)單地說(shuō)，干涉術(shù)利用激光束之間的相互作用推斷非常微小的空間收縮和膨脹[注2]。為了進(jìn)行如此靈敏的測(cè)量，我們需要將儀器設(shè)備與周?chē)綦x開(kāi)來(lái)，以便沒(méi)有任何東西可以干擾我們的測(cè)量——即使是一個(gè)微小的運(yùn)動(dòng)也會(huì)淹沒(méi)我們正在尋找的信號(hào)。一個(gè)干擾源是地球本身的運(yùn)動(dòng)，它自轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)搖晃（這種搖晃太輕微，人類(lèi)感覺(jué)不到，但敏感的儀器卻能探測(cè)到）。這意味著我們需要將我們的測(cè)量?jī)x器漂浮起來(lái)，讓它不會(huì)接收到地球的運(yùn)動(dòng)。
建造測(cè)量引力波的儀器一直以來(lái)都是極具挑戰(zhàn)性的。我們使用的儀器叫做LIGO，它是激光干涉儀引力波天文臺(tái)的首字母縮寫(xiě)。LIGO有幾公里長(zhǎng)（圖4）。建造和運(yùn)營(yíng)它的費(fèi)用超過(guò)10億美元。我的大部分工作仍然涉及開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)，提高引力波探測(cè)的靈敏度，排除一些外界的破壞我們測(cè)量的運(yùn)動(dòng)。許多人問(wèn)我，在同一個(gè)問(wèn)題上工作了20多年，是不是很令人沮喪。我的回答是，絕非如此！我在解決這個(gè)問(wèn)題的路上獲得了很多樂(lè)趣，再說(shuō)，能夠做一些前人沒(méi)有做過(guò)的事情，是一種莫大的榮幸。
圖4 LIGO引力波探測(cè)器（美國(guó)路易斯安那州利文斯頓）。兩個(gè)引力波探測(cè)器之一的鳥(niǎo)瞰圖，該探測(cè)器在2015年史上首次探測(cè)到了引力波。每個(gè)LIGO探測(cè)器由兩條臂組成，每條臂長(zhǎng)4公里（2.5英里），由兩個(gè)1.2米寬的鋼制真空管排列成 "L"形，并被3米寬、3.7米高的混凝土罩覆蓋，保護(hù)真空管不受環(huán)境影響。LIGO可以探測(cè)到來(lái)自任何方向的引力波，甚至是從下方來(lái)的引力波（圖源：加州理工學(xué)院/LIGO實(shí)驗(yàn)室）。
那么，引力波對(duì)于我們嘗試了解宇宙有何重要性？首先，引力波幫助我們驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論確實(shí)是正確的。盡管愛(ài)因斯坦的理論看似成立且非常準(zhǔn)確，但它并不是預(yù)測(cè)引力波的唯一理論。為了證實(shí)愛(ài)因斯坦的理論是正確的，并能夠解釋引力是什么以及它如何發(fā)揮作用，我們需要所探測(cè)到的引力波的測(cè)量細(xì)節(jié)。其次，引力波可以幫助我們了解宇宙的新事物。你可以把它看作是天文學(xué)的一個(gè)新時(shí)代，就像400年前著名的天文學(xué)家伽利略·伽利萊用望遠(yuǎn)鏡觀察天空開(kāi)創(chuàng)的那個(gè)時(shí)代一樣。我們可以利用引力波觀察宇宙，這是前所未有的新方式——利用"引力望遠(yuǎn)鏡"。研究引力波可以幫助我們更好地了解災(zāi)難性（指非常劇烈）的天文事件是如何發(fā)生的，例如黑洞和中子星之間的碰撞。這些信息可以讓我們對(duì)于宇宙形成早期階段所發(fā)生的事件形成新的見(jiàn)解，也可以幫助我們找到關(guān)于我們自己星球的有趣的問(wèn)題的答案，如金和鉑等重元素是如何到達(dá)地球的[注3]。 然而，我們的引力波技術(shù)還不夠高超，所以我們通常將從引力測(cè)量所得到的信息與從望遠(yuǎn)鏡中得到的數(shù)據(jù)相結(jié)合。這使得我們能夠建立宇宙事件的圖景，這遠(yuǎn)超沒(méi)有引力波時(shí)我們的理解。未來(lái)，隨著我們能夠更好地探測(cè)引力波，我們希望只用引力波就能“看”到宇宙現(xiàn)象。這是宇宙學(xué)中非常激動(dòng)人心的時(shí)代，因?yàn)槲覀兲綔y(cè)引力波的能力為宇宙學(xué)事件打開(kāi)了一扇新的窗口，這將幫助我們更好地理解我們的宇宙。
我在生活中學(xué)到了很多，其中一點(diǎn)是，人生中重要的事，是關(guān)注你們的夢(mèng)想并努力實(shí)現(xiàn)它們。你們對(duì)未來(lái)的夢(mèng)想告訴你們，你們?cè)谏钪邢胍裁础还苁浅蔀橐幻锢韺W(xué)家還是藝術(shù)家，或者只是做一些自己喜歡的事情，比如旅行或追求你的愛(ài)好。你不一定要實(shí)現(xiàn)你的夢(mèng)想所期望的一切，但你的夢(mèng)想正在告訴一些關(guān)于你應(yīng)該走哪條路的事情。我學(xué)到的另一個(gè)要點(diǎn)是，我在生活中所做的一切都由一個(gè)詞驅(qū)動(dòng)：好奇心。年輕人是天生地非常好奇的，你們應(yīng)該珍惜你們的好奇心，不要讓任何事情削弱它——不管是你的老師，還是你的父母，或者其他任何人。因此，我的建議是跟隨你的好奇心，享受樂(lè)趣，追尋你的夢(mèng)想，并忽略一切可能限制你熱情的東西。對(duì)于你們當(dāng)中對(duì)科學(xué)感興趣的人來(lái)說(shuō)，科學(xué)可以有很多樂(lè)趣。生命中沒(méi)有比做自己喜歡的好事、同時(shí)享受樂(lè)趣還能掙錢(qián)養(yǎng)家更好的事情了。因此，對(duì)我來(lái)說(shuō)，科學(xué)可真是一個(gè)好職業(yè)。但是你必須記住，失敗是科學(xué)的一部分，接受并非你所做的一切事情都會(huì)成功這個(gè)現(xiàn)實(shí).....而失敗也可能是好事。當(dāng)你站在科學(xué)的最前沿，做一些以前從未有人做過(guò)的事情時(shí)，有時(shí)會(huì)感到很沮喪。每一天，你都會(huì)處于這樣一種情況：你沒(méi)有把握是否會(huì)取得進(jìn)展，或者甚至可能有新發(fā)現(xiàn)，或者你是否正在做一些白費(fèi)力氣的事情。對(duì)于像我這樣的人來(lái)說(shuō)，這種未知性就是做科學(xué)的樂(lè)趣!
GRAVITY 引力
讓物體向另一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的一種力。GRAVITATIONAL WAVES 引力波
大質(zhì)量天體的運(yùn)動(dòng)對(duì)空間和時(shí)間造成的擾動(dòng)，以光速擴(kuò)展。SUPERNOVA 超新星
當(dāng)一個(gè)大質(zhì)量恒星衰老后，它會(huì)耗盡燃料，冷卻，向內(nèi)坍縮。這會(huì)產(chǎn)生巨大的能量，引發(fā)導(dǎo)致大爆炸的核聚變。NUCLEAR FUSION 核聚變
原子核熔融形成更重原子核的反應(yīng)，它向周?chē)h(huán)境釋放出大量能量。太陽(yáng)的光和熱就來(lái)自于核聚變。BLACK HOLES 黑洞
黑洞是宇宙中已知的質(zhì)量最大的天體，其引力如此強(qiáng)大，以致于任何東西甚至光都不能逃逸。NEUTRON STARS 中子星
超巨星耗盡燃料時(shí)坍縮后的殘骸。中子星的典型直徑僅10公里，極端致密。PROTON 質(zhì)子
原子核中一種帶正電的粒子。質(zhì)子比人類(lèi)頭發(fā)絲的10億分之一還小。INTERFEROMETRY 干涉術(shù)
一種利用激光束探測(cè)極小現(xiàn)象的測(cè)量技術(shù)，比如探測(cè)本文介紹的引力波。
注1:了解“失控的核聚變”，可參考https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_runaway注2:了解干涉儀以及它如何被用于探測(cè)引力波，可參考 https://kids.kiddle.co/Interferometer；更深入了解對(duì)引力波的探索，可參考 https://www.amazon.com/Gravitational-Waves-Einsteins-spacetime-universe/dp/1785783203；關(guān)于廣義相對(duì)論和引力波的進(jìn)階書(shū)籍，可參考 https://books.google.co.il/books?hl=en&lr=&id=t6_AXrEnVZYC&oi=fnd&pg=PP1&dq=gravitational+waves&ots=GEru24uiYE&sig=fEzjIqTuWKPypM1dBloLnu4SCkA&redir_esc=y#v=onepage&q=gravitational%20waves&f=false注3：我們知道，重元素是通過(guò)恒星中的核聚變反應(yīng)而由輕元素產(chǎn)生的。但是，當(dāng)我們研究恒星的生命周期時(shí)，我們看到以這種方式產(chǎn)生的最重的元素是鐵（原子序數(shù)為26）。在恒星燃燒并用完了他們所有的鐵元素之后，它們就會(huì)坍縮，不再繼續(xù)產(chǎn)生更重的元素。因此，應(yīng)該存在另一種機(jī)制來(lái)創(chuàng)造更重的元素。目前，最廣被接受的猜測(cè)是，更重的元素是在中子星的碰撞中產(chǎn)生的，而中子星碰撞可以用通過(guò)引力波探測(cè)到的（更多信息，見(jiàn)麻省理工學(xué)院新聞的這篇文章）。我們希望在未來(lái)幾年里，利用LIGO和Virgo探測(cè)器收集到足夠的數(shù)據(jù)，以更高的確定性驗(yàn)證這一假說(shuō)。
[1]Newton, I. 1687. “Principia,” in The Principia: The Authoritative Translation and Guide, eds I. B. Cohen, and A. Whiteman (University of CaliforniaPress). doi: 10.1525/9780520964815[2]Einstein, A. 1915. Erklarung der Perihelionbewegung der merkur aus der allgemeinen relativitatstheorie. Sitzungsber. Preuss. Akad. Wiss. 47:831–9.[3]Einstein, A., and Rosen, N. 1937. On gravitational waves. J. Frank. Inst. 223:43–54. doi: 10.1016/S0016-0032(37)90583-0[4]Barish, B. C., and Weiss, R. 1999. LIGO and the detection of gravitational waves. Phys. Today 52:44–50. doi: 10.1063/1.882861 [5]Abbott, B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Abernathy, M. R., Acernese, F., Ackley, K., et al. 2016. Observation of gravitational waves from a binary black hole merger. Phys. Rev. Lett. 116:061102. doi: 10.1103/PhysRevLett.116.061102[6]Abbott, B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Abernathy, M. R., Acernese, F., Ackley, K., et al. 2017. GW170817: Observation of gravitational waves from a binary neutron star inspiral. Phys. Rev. Lett. 119:161101. doi: 10.1103/PhysRevLett.119.161101[7]Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, A., et al. 2021. Observation of gravitational waves from two neutron star–black hole coalescences. Astrophys. J. Lett. 915:L5. doi: 10.3847/2041-8213/ac082e
致謝：
感謝Noa Segev的采訪(fǎng)并在此基礎(chǔ)上合作了本文。
巴里·巴里斯（Barry Barish）教授是位于美國(guó)加州理工學(xué)院的LIGO實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)教授。
巴里斯教授在加州大學(xué)伯克利分校獲得學(xué)士和博士學(xué)位（1962）。1963年，巴里斯教授加入加州理工從事粒子物理學(xué)。隨后的30多年里，他在多個(gè)粒子加速器實(shí)驗(yàn)室工作，包括斯坦福大學(xué)SLAC加速器，康奈爾大學(xué)CESR加速器。1994年，他加入加州理工的LIGO（激光干涉儀引力波天文臺(tái)）計(jì)劃，從事引力波探測(cè)。
巴里斯教授獲得過(guò)諸多物理學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括Klopsteg紀(jì)念獎(jiǎng)（2002），恩里科·費(fèi)米獎(jiǎng)（2016），Henry Draper獎(jiǎng)?wù)拢?017），和諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)（2017）。巴里斯教授目前仍在繼續(xù)為了更高的引力波探測(cè)分辨率而改進(jìn)LIGO和Virgo探測(cè)器。
巴里·巴里斯的夫人是Samoan。他們有兩個(gè)孩子，Stephanie和Kenneth，還有三個(gè)外孫，Milo，Thea，和Ariel。
Email：barish@caltech.edu
關(guān)于Frontiers for Young Minds
Frontiers for Young Minds 創(chuàng)刊于2013年，是瑞士Frontiers出版社專(zhuān)為孩子們創(chuàng)辦的科學(xué)期刊，也是Frontiers花費(fèi)多年心血培育的純公益項(xiàng)目。
它的運(yùn)作模式和科技期刊完全相同，旨在從青少年時(shí)代即培養(yǎng)孩子們的科學(xué)思維，并提供與世界一流科學(xué)家交流的機(jī)會(huì)。截至目前，有5,250名青少年審稿人參與評(píng)審，790位科學(xué)導(dǎo)師來(lái)指導(dǎo)他們的審稿流程。
Frontiers for Young Minds的1,000多篇文章已獲得2,700多萬(wàn)次瀏覽和下載，擁有英語(yǔ)、希伯來(lái)語(yǔ)和阿拉伯語(yǔ)三個(gè)版本。期刊編輯委員會(huì)目前由來(lái)自64多個(gè)國(guó)家的科學(xué)家和研究人員組成。
Frontiers for Young Minds 的內(nèi)容包含了天文學(xué)和物理、生物多樣性、化學(xué)和材料、地球及其資源、人類(lèi)健康、數(shù)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)——以及即將推出的工程和技術(shù)相關(guān)學(xué)科。雖然期刊的讀者是青少年，但 Frontiers for Young Minds 中發(fā)表的所有研究都基于堅(jiān)實(shí)的循證科學(xué)研究。
歡迎關(guān)注我們，投稿、授權(quán)等請(qǐng)聯(lián)系
saixiansheng@zhishifenzi.com
