也许我们从未探测到引力波?
LIGO的成功让人欢欣鼓舞,人类史无前例地连续三次检测到黑洞合并产生的引力波。爱因斯坦的理论也得到了进一步的证明。但是最近一个丹麦科研团队在经过了仔细的分析后认为,不能排除LIGO探测到的引力波信号只是噪音的可能。
LIGO引力波天文台由两个检测站组成,一个位于利弗斯顿,另一个位于汉弗德。它们各自拥有一对长达数公里的干涉臂。引力波十分微弱,即便对于这些极端灵敏的探测装置而言,也是极难探测到的。但问题不在于引力波的微弱,而在于干涉仪会受干扰。最具挑战性的一点是要如何把引力波信号从一大堆噪音中区分出来。
引力波信号的确认需要两个检测站的合作。信号到达两个检测站的时间是有先后的。虽然引力波以光速传递,但是两个检测站相隔几千公里,它们在三维空间中处在不同的位置。虽然信号的到达时间会有差异,但信号之间存在着关联性,因此这种差异可以被有效地消除。然而噪音则不然,它们之间不存在这种关联性。而这就是科学家在数据中辨别出引力波信号的基本原理。
但这个丹麦科研小组发现,两个检测站获得的噪音信号之间也会存在这种关联性。更加糟糕的是,它们和三次引力波信号中存在的关联性非常相似。
假如信号和噪音的关联性相同,那么我们就无法确认哪些是信号,哪些是噪音了。
噪音的关联性对信号本身不产生影响。但是假如信号的关联性不可靠,那么万一受到噪音污染,检测结果的可靠性就会降低。换句话说,作为检测结果的信号可能只是一些数据的波动。不过,这种可靠性究竟受到了多大程度的影响,学者们并未作出量化的分析。
一些物理学家对此成果感到相当困扰,他们之中的一些人表示,希望LIGO团队能够听取这些意见。除非LIGO团队能够给出明确的科学解释,以证明这一担忧是不必要的,否则他们只能认为LIGO的引力波探测结果中存在着某种程度的无效性。
但LIGO团队指出,他们不同意得出这一结论所采用的研究方式,因此对结论也持反对意见。他们认为,该小组所采用的分析方法来自于LIGO网站上的指导手册,而如果使用这些方法对数据进行分析会达不到应有的精度标准。
而丹麦科研团队表示,即使他们的担忧被证明是不必要,他们也乐见这样的结果。他们表示他们的意图是为了提升数据分析方法的有效性,并让人们能够更好地理解LIGO的引力波探测成果。
LIGO作为当前全球最先进的引力波天文台,无人对其数据的质量提出过质疑,但其对数据分析过程本身的水准如何无疑也是关键性的。
虽然最终结果很可能是丹麦团队的担忧会被证明是错误的,但对于一个有能力夺诺贝尔奖的大发现来说,即便是极小的争论也是应当避免的。
页:
[1]