證實了愛因斯坦「重力波」獲諾貝爾物理獎,清大團隊也有參與

證實了愛因斯坦「重力波」獲諾貝爾物理獎,清大團隊也有參與
Photo credit: Nobel Prize
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重力波的量測方式很困難,必須在技術上有很大突破,連愛因斯坦都說過,人類恐怕永遠無法觀測到重力波。但LIGO團隊成功測量到了比原子核小上數千倍的細微變化。

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(中央社)
諾貝爾評審委員會3日宣布,美國天體物理學家魏斯(Rainer Weiss)、巴利許(Barry C. Barish)和索恩(Kip S. Thorne)因首度觀測到重力波,共同獲得2017年諾貝爾物理學獎

瑞典皇家科學院在當地時間3日11點52分,公布了2017年諾貝爾物理獎獲獎名單,由首度觀測到重力波的美國天體物理學家巴利許、索恩和魏斯拿下。

物理學家愛因斯坦(Albert Einstein)在1916年便預測,當大質量的物體劇烈運動時,會改變周圍的時空曲率,這扭曲變化會以重力波的方式傳播,重力波是愛因斯坦廣義相對論的部分內容。簡言之,重力波是黑洞相撞或恆星核心崩塌等激烈宇宙事件發生後,所產生的時空「漣漪」。

然而,重力波一直沒有被證實。

直到2015年,美國干涉重力波偵測站(Laser Interference Gravitational Wave Observatory, LIGO)的成員巴利許、索恩和魏斯才首度偵測到重力波,他們偵測到13億光年外兩個黑洞碰撞的活動,並於2016年2月對外宣布這項發現,證實了愛因斯坦百年前的預言。

中央研究院物理所所長李定國受訪指出,愛因斯坦對重力波的預測已經存在許久,但都沒有直接的證據印證預測,直到這三位學者探測到、有事實的發現,「這是非常讓人興奮的」。

李定國說,這項發現對人們觀測宇宙開啟了另一個窗口,過去大部分都是從光學探測宇宙現象,但重力波是全新的測量辦法,對宇宙的了解有很大的幫助。這三名學者獲得諾貝爾獎,「大家都覺得實至名歸」。

李定國表示,許多人都認為重力波遲早會被量測到,但量測方式很困難,必須在技術上有很大突破。諾貝爾評審委員會也說:「愛因斯坦曾預言,人類恐怕永遠無法觀測到重力波。而LIGO計畫利用一對巨大的雷射干涉儀,在重力波通過地球時,測量比原子核小上數千倍的細微變化。」

其中台灣清大電機系、光電所教授趙煦等五名師生,也參與研發高靈敏度的雷射反射鏡,協助探測到重力波,這項重要的科研成果也獲得有諾貝爾獎前哨站之稱的「基礎物理學突破獎」

清大指出,獲獎的LIGO團隊結合了多達15國、上千名科學家,偵測到13億光年外兩個黑洞碰撞的活動,雖然傳至地球的訊號已極度微弱,但也證實了愛因基坦百年前在廣義相對論中預測的存重力波,此項發現被譽為找到「物理界聖杯」。

沒有獲獎的發起人德雷弗

《科學人雜誌》報導,最初,LIGO計畫的發起人並不是這次獲獎的三人,而是索恩、魏斯,與另一名加州理工學院的物理學家德雷弗(Ronald Drever),他們在1984年就共同提議,利用「雷射干涉儀」來觀測重力波,當時的物理學家都知道這是一件非常艱辛的苦差事。而他們的研究經費,直到1994年以前,都沒有被美國國家科學基金會(NSF)批准。

《星島日報》報導,發起人之一的德雷弗,是名蘇格蘭的實驗物理學家,但他在1992年,就因為與當時NSF指派的計畫負責人沃格特(Rochus Vogt)不合,在沒有任何官方解釋的狀況下被踢出了團隊,並被禁止踏入LIGO辦公室半步。

後來德雷弗就此事向學術自由委員會提交了投訴函,學術自由委員會10月份給出了調查報告,確定德雷弗在學術自由方面確實遭遇了侵犯,但報告中隻字不提恢復德雷弗在LIGO的職位。學術自由委員會內部成員透露,這種忽略是故意的。

當年12月,加州理工學院出面調停,給德雷弗一個為期兩年、共計100萬美元經費的獨立重力波研究計畫。德雷弗拒絕了,據他的同事透露,德雷弗將LIGO視為他畢生工作的結晶,除了希望LIGO成功之外別無他求。

香港《蘋果日報》報導,而這次獲獎的第三人巴利許,是LIGO第二任總監,在德雷弗因派系鬥爭而被掃地出門後,LIGO計畫幾乎停擺。1994年,巴利許臨危受命,重訂研究大綱,讓瀕臨難產的計畫起死回生。巴利許與一般埋首象牙塔做實驗的科學家不同,他既是出色物理學家,也是執行力強的管理人才

《科學人雜誌》報導,1994年,長年審查LIGO的各項計畫的NSF終於批准LIGO計畫的經費。LIGO於2002年開始運作,當時已經耗資3億7,100萬美元,不過到了2010年仍徒勞無功。於是停機進行升級,成為aLIGO(Advance LIGO),在2015年2月進入測試階段,該年9月已經花費將近6億2,000萬美元。

《星島日報》報導,2016年LIGO團隊宣布研究結果後,獎項紛至沓來,但在媒體報導中,創始人之一的德雷弗都只被匆匆帶過。當時,他已罹患阿茲海默症,但仍然能理解研究成功的消息,並因此開心不已。2017年3月7日,德雷弗逝世於愛丁堡,享年85歲。

對LIGO來說,消失了25年的德雷弗是一個微妙的存在。甚至,從某種意義上來說,當德雷弗最終過世,諾貝爾獎評審委員會面臨的難題也迎刃而解,因為諾貝爾獎最多只能提名三個人,且三個人都必須在世,LIGO三位的發起人固然重要,但在計畫過程中力挽狂瀾的領導者巴利許也不可或缺。

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核稿編輯:羊正鈺

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