中國科學(xué)院高能物理所研究員張新民  中新網(wǎng) 資料圖

　　500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）近日宣布首次發(fā)現(xiàn)脈沖星，使中國躋身脈沖星俱樂部。而通過“看”這種中子星的旋轉(zhuǎn)，“中國天眼”還有望“聽”到另一種宇宙的律動：引力波。由美國加州理工學(xué)院主導(dǎo)的LIGO團隊于2016年初宣布成功探測到引力波，造就了今年毫無懸念的諾獎歸屬，也掀開了國際上加緊引力波研究布局的熱潮。

　　除了貴州山區(qū)大窩凼中的“大鍋”FAST，中國正在海拔5250米的世界屋脊上建設(shè)“阿里一號”望遠鏡。并計劃將衛(wèi)星送上太空，三路并進，捕捉引力波。

　　中國科學(xué)院高能物理所研究員張新民10月12日接受澎湃新聞專訪（www.thepaper.cn）時介紹道，引力波就像電磁波一樣，具有不同的頻段，對應(yīng)的探測方式也不同：“這三種方法中，空間探測和FAST通過脈沖星來探測的都是天體產(chǎn)生的引力波。”由張新民擔(dān)任首席科學(xué)家的阿里計劃，針對的則是宇宙學(xué)起源的原初引力波。

　　作為宇宙暴脹理論的預(yù)言，原初引力波對于人類了解宇宙的誕生和演化意義非凡。“到目前為止，這個東西還都沒看到，而且它的科學(xué)意義非常重大。”張新民說道。

　　世界屋脊上的阿里天文臺外景。微信公號 中科院高能所 圖

　　“看”不同的光，捕捉不同的引力波

　　“2016年2月LIGO宣布探測到引力波以后，國家做了一個整體部署，科技部、中科院、（國家自然科學(xué)）基金委啟動了相應(yīng)的項目。還有一件非常重要的事：科技部成立了引力波研究專家委員會。”張新民說道。

　　目前，中國的引力波探測力量兵分三路：阿里計劃、貴州的 FAST和空間探測。

　　阿里計劃由中科院高能所牽頭，合作單位包括國家天文臺、天光所、紫金山天文臺、上海微系統(tǒng)所、理論所、西藏大學(xué)、中科大、北師大、北京大學(xué)、清華大學(xué)、華中師大、美國斯坦福大學(xué)等。臺灣大學(xué)正在申請經(jīng)費參加阿里計劃。

　　FAST是通過脈沖星計時陣列的方式探測引力波，未來還將加入國際聯(lián)合的脈沖星引力波探測計劃。

　　空間方面現(xiàn)有兩個方案，一個是由中科院力學(xué)所和國科大領(lǐng)導(dǎo)的“太極計劃”，另一個則是由中山大學(xué)主導(dǎo)的“天琴計劃”。

　　為何需要兵分三路？張新民解釋道，就是要“聽”到不同頻段的引力波，方式也就不同。

　　引力波是愛因斯坦廣義相對論的重要預(yù)言。引力波到來時，造成時空彎曲， 影響了傳播中的光子。

　　張新民說道，LIGO“看”的是激光，F(xiàn)AST “看”的是脈沖星發(fā)出的光，而阿里計劃“看”的是一種叫宇宙微波背景輻射的“光”。

　　一張137億年前的宇宙照片

　　宇宙微波背景輻射（CMB）是一群古老的光子。宇宙在極早期曾經(jīng)充斥著各種基本粒子而處于混沌的等離子體狀態(tài)，直到大爆炸大約38萬年后，質(zhì)子和電子結(jié)合成穩(wěn)定的中性氫原子，宇宙才變得通透起來并可以讓當(dāng)時的光子自由穿行。這群光子，在穿行約137億年后到達地球，就像是一張137億年前的宇宙照片。

　　而宇宙暴脹理論認為，在大爆炸發(fā)生后的極短一瞬間，宇宙經(jīng)歷了一場快速膨脹，時空產(chǎn)生了劇烈擾動。這“暴脹”過程中產(chǎn)生的原初引力波就會在宇宙微波背景輻射中留下可探測的印跡，即B模式偏振。探測B模式偏振就是阿里計劃追尋的目標。

　　阿里第一期觀測艙即將建設(shè)完畢

　　在項目具體的時間表上，張新民說道，阿里項目分兩期建設(shè)，第一期目標“三年建成，五年出成果”。張新民透露，第一期就是正在海拔5250米處建造的阿里一號望遠鏡，實現(xiàn)我們對原初引力波的首次測量。“項目的第一步，就是建設(shè)觀測艙，現(xiàn)在已經(jīng)差不多快建好了。2019年把望遠鏡放上去安裝調(diào)試，2020年就開始觀測了。”

　　第二期則是建造靈敏度更高的阿里二號望遠鏡，實現(xiàn)對原初引力波的精確測量?？茖W(xué)上，不僅探測原初引力波，對重要的基礎(chǔ)物理其他課題我們也要開展研究，比如檢驗CPT對稱性、研究暗能量的物理性質(zhì)。

　　星空下的阿里天文臺。微信公號 中科院高能所 圖

　　西藏阿里：全球四大最佳的觀測點之一

　　為何選擇了西藏阿里呢？張新民說道，大氣越稀薄、水汽含量越少，才越有希望減少干擾，更能看清原初引力波留下的痕跡。2014年5月，張新民帶領(lǐng)團隊提出了在西藏阿里開展CMB實驗研究。

　　目前，全球共有4個最佳的觀測點?，F(xiàn)有的重要的CMB實驗站都集中在南極極點和智利阿塔卡馬沙漠這2個南半球的點。北半球的2個點是格陵蘭和西藏阿里。

　　2014年，在南極極點的美國BICEP團隊一度宣稱發(fā)現(xiàn)了原初引力波，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是銀河系中星際塵埃造成的“烏龍”。

　　張新民說道：“阿里計劃和南極實驗項目是一種互補。我們現(xiàn)在就在和BICEP合作。一南一北協(xié)同觀測十分重要。他們團隊的負責(zé)人郭兆林教授，被我們請過來做阿里計劃的高級顧問。”目前阿里一號望遠鏡的探測器數(shù)目是美國南極最靈敏的BICEP3望遠鏡的2.7倍。

　　“做第一個看到的”

　　2017年的諾貝爾物理學(xué)獎授予LIGO團隊的（雷納·韋斯（Rainer Weiss）、基普·索恩（Kip Stephen Thorne）和巴里·巴里什（Barry Clark Barish），可謂毫無懸念。引力波的發(fā)現(xiàn)，是一個世紀以來物理學(xué)界的最大盛事。

　　引力波“火”了。不過，在LIGO宣布結(jié)果之前，從事引力波相關(guān)研究的科研人員是寂寞的。

　　早在1973年春，著名物理學(xué)家周培源教授發(fā)表了要重視基礎(chǔ)研究的文章，傳達了周恩來總理的聲音，要在中國物理學(xué)領(lǐng)域開拓關(guān)于引力波的研究，此后，中山大學(xué)物理學(xué)教授陳嘉言等人也做出了重要的貢獻。然而，由于科研投入和引力波研究環(huán)境的變化，中國的引力波探索陷入了空白期。

　　張新民作為阿里計劃的主要倡導(dǎo)者，也曾陷入“找不到對口部門”的尷尬局面。

　　2016年3月，作為全國政協(xié)委員的張新民借著LIGO的東風(fēng)，受到了媒體的廣泛關(guān)注。他呼吁提高對基礎(chǔ)研究的重視，并進一步改進科研的評價體系：“引力波，我們錯過一次就夠了！”

　　張新民談到了上個月逝世的FAST總工程師南仁東老先生。南老為大望遠鏡的選址踏遍了貴州山區(qū)的窩凼，又在后續(xù)的20多年間吃透了工程的每一個環(huán)節(jié)。不過，南老生前，并未獲得過獎項。

　　“作為科學(xué)家來說，只能盡力做好，不能光想著結(jié)果。LIGO也是這樣的，幾十年，1000多名科學(xué)家參與，最后拿諾獎的也只有三位。”張新民說道。

　　去年巴里什在接受澎湃新聞采訪時也說道：“LIGO那時候是個高風(fēng)險的實驗性項目，我們也不能打包票一定能探測到什么，前前后后花費幾億美元，最后可能是打水漂的。在科學(xué)上，欲成大事，必冒風(fēng)險（Great science has to take risks）。”

　　好在，LIGO只是翻開了新的一頁，引力波這一章上還有大量的空間可以抒寫。目前，LIGO確認的4次引力波事件都是由黑洞產(chǎn)生的，世界還在期待由中子星、超新星等天體產(chǎn)生的引力波，由此從另一個角度了解宇宙：射電、光學(xué)、伽馬射線等電磁波譜，都是由光子承載的，而引力波則攜帶著與光子截然不同的信息。

　　其中，宇宙暴脹時期形成的原初引力波更是意義重大。引力波的發(fā)現(xiàn)，完成了愛因斯坦廣義相對論的最后一塊拼圖，原初引力波則能幫我們檢驗宇宙起源理論，回溯混沌初開時的故事。這樣的成果，無疑是諾獎級別的。

　　“誰都沒‘看’到（原初引力波），這對我們中國阿里來說就是個很好的機遇了，我們有望能做第一個看到的。但挑戰(zhàn)很大，因為大家都在往前走。我們必須抓緊往前趕。”張新民說道。