清华团队：探测引力波背后的“中国力量”

<p align="center"> </p><p>　　2月11日，加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台（LIGO）”的研究人员当天在华盛顿举行记者会，他们探测到引力波的存在。引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。这是技术人员在关闭舱门抽制真空前检查光学部件。 新华社发</p><p>　　众里寻它千百度。近一个世纪的求索后，人类终于聆听到宇宙深处的声音。美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）成功探测到引力波，背后有十多个国家、千余名研究人员的艰辛付出。</p><p>　　其中，中国清华大学的科研团队以高精度的数据分析能力帮助“净化”了引力波探测中的干扰信号，加速了迈向星辰大海的征程。</p><p>　　<strong>“数海寻珠”助力搜索</strong></p><p>　　2009年，清华大学被LIGO科学合作组织（LSC）接受为正式成员，也是目前中国大陆唯一的LSC成员。清华大学信息技术研究院研究员、LSC理事会成员曹军威是清华大学LIGO工作组负责人。</p><p>　　为了捕捉“虚无缥缈”的引力波，研究者们苦练“内功”。曹军威说，最大的挑战在于LIGO数据的采样频率特别高，达到每秒1万6千次以上，采样信道达上万个，数据量大，需要先进的计算机处理技术做支撑，提高数据处理效率，这也是清华团队的工作重点。</p><p>　　例如，引力波数据分析极为关键的一步是区分引力波信号和其他干扰信号。清华团队将人工智能领域的核心“机器学习”方法用于加强引力波数据噪声分析。对引力波信号的提取有一个非常直观的做法，就是将引力波信道的事件和其他环境信道的事件进行比对，如果引力波信道的某类事件跟某些环境信道的事件耦合性比较强，就可以据此“否决”引力波信道的事件。</p><p>　　“漫长的时间里LIGO探测器并没有达到设计精度，是探测不到真正的引力波信号的，可以认为实际大家在处理的全都是噪声，可就是在对这些噪声的一点一滴的处理中不断积累经验，不断提升仪器的精度，才有了今天的探测灵敏度，”他说。</p><p>　　一个典型的引力波应变大约在质子直径的万分之一，具有极高灵敏度的LIGO探测器才能够测量出如此微小的变化。在曹军威看来，探测器的精度提升和数据分析处理相辅相成，最终成就了引力波探测的成功，这是全世界千余名研究人员共同努力的结果。</p><p>　　<strong>“高冷科研”彰显魅力</strong></p><p>　　引力波的探测和数据分析还需要多学科背景的研究者联合工作，这也带动了光学、工程、计算机等多学科的前沿发展。曹军威说：“科学探索的需求一直是计算机技术发展的驱动力之一。LIGO项目对数据处理要求极高，对计算技术挑战很大，清华参与LIGO项目也是希望掌握第一手的应用需求，有的放矢地开展计算机应用研究。”</p><p>　　国际上引力波科学研究和观测工作如火如荼，而中国在这方面基础相对薄弱，目前还没有自主建设的引力波天文台。曹军威认为，接下来中国亟需自主建设引力波天文台，既要脚踏实地培养人才，又要有开放合作的心态，充分借鉴国际上已有研究和实验成果，并大力加强跨领域合作。</p><p>　　不过，把引力波的发现用于科幻迷们期待已久的时空穿越和星际通信，还需漫长的等待。</p><p>　　这一看似“高冷”的基础科学突破，在普通人中也掀起涟漪。“这就是基础科学研究的魅力所在，任何人与生俱来就会有的好奇心，驱使大家有兴趣去琢磨一下，虽然大多数人不会以此为职业，”曹军威说。</p><p>　　<strong>“艰深科学”平实解读</strong></p><p>　　据曹军威介绍，在这次引力波探测成功的消息发布过程中，世界各地LIGO科学合作组织中的华人学者也自发组成团队，夜以继日把最新成果资料翻译成中文，第一时间呈现给国内读者。在LIGO官方发布消息的12小时内，多篇由一线研究者和学界专家撰写的深入浅出的解读性文章，通过互联网、移动端密集发布，使得艰深的科学发现“飞入寻常百姓家”。</p><p>　　一名读者在一篇科普文章下评论道：“多年以后，面对浩瀚星海，远航的星舰文明将会回想起2016年2月11日，人类公开宣布首次探测到引力波信号的那个遥远夜晚。”</p><br />