諾獎得主巴里什：理論研究需要高級精密的工程能力

·巴里什表示，需要非常準確非常系統級別的測量學，才能支持建造出像LIGO這樣的儀器，從而實現10的負12次方級別這么靈敏的激光測量，檢測黑洞發出的引力波擾動。

11月3日，上海，諾貝爾物理學獎得主巴里·巴里什在世界頂尖科學家論壇——工程科技創新與發展論壇上演講。

“我們的實驗需要現代物理學、天文學等領域的結合，由理論物理學家所做的實驗創新，非常具有挑戰性，也需要高級精密的工程能力進行支持。”11月3日，上海，2017年諾貝爾物理學獎得主巴里·巴里什（Barry Barish）教授在第五屆世界頂尖科學家論壇——工程科技創新與發展論壇上作了《工程學與物理學發現（Engineering and Physics Discoveries）》的主題演講，強調理論研究與工程學的緊密關系。

巴里什是美國實驗物理學家、加州理工學院物理學院榮譽教授、引力波研究先驅。因對“LIGO探測器和重力波的觀測做出了決定性貢獻”，他與萊納·魏斯和基普·索恩一起被授予諾獎。

“今天我想分享的話題是工程和科學如何互動，如何讓發現科學知識變成可能。”巴里什說。

他的演講以愛因斯坦對于引力波的研究作為引子：“愛因斯坦在大約一百多年前提出了一個關于引力的新理論，他通過這個理論解決了許多牛頓的問題。他發現牛頓的理論認為蘋果的掉落是即時發生的，掉下來的蘋果你馬上就能看到。但實際上從蘋果掉落到我們身上這個過程的傳播也是需要時間的。他的引力波理論非常清晰：這一切的發生，都與光速有聯系。”

11月3日，巴里·巴里什在世界頂尖科學家論壇——工程科技創新與發展論壇上介紹愛因斯坦對于引力波的研究。

“比如兩個黑洞如果在宇宙深處合并就會產生巨大的引力波。”巴里什說，當兩個黑洞一起釋放出引力波，引力波以光速來到13億年后的地球，在愛因斯坦的理論中，引力波會擾動地球上的時空，而科學家可以通過LIGO儀器去檢測這種擾動。

巴里什提到，這個技術涉及許多工程學和物理學知識，例如位于華盛頓的激光干涉儀，展示了引力波的機理。當引力波穿過檢測器的時候，就會改變其中的圖形形狀，從而形成擾動。檢測到的形變十分微小，小于10的負21次方，這需要一個巨大的光干涉儀。同時科學家還要屏蔽地球表面的一些噪音，這都是非常精密的工程學問題。

巴里什說，干涉儀中間有兩個管道，內部的儀器非常精密，用于構成激光干涉儀。可以讓光線能夠移到正確的位置上，也允許科學家持續更新，持續跟進，而不是需要在每次測量后整個推倒重來。這些部件能夠遮擋噪音，長度是4公里。管道內部是真空的，壓力級別是10的負9次方，需要使用非常精密的光學組件，在表面和機體配備非常高的精密度，能夠精確地反射光。他們的成果是YAG激光器，能夠給激光帶來穩定的頻率和非常高的準確性，而這些都是技術上的挑戰，需要有很強的工程能力。

巴里什還介紹了如何通過工程學屏蔽地球上的干擾：“我們使用的是一種多階段隔離技術，結合了一些汽車上日常會使用的技術，比如說震動減震的這些機械機理。我們做了四個級別的減震器，但是還不能達到10的負12次方的計量級別，所以我們增添了其他的技術。比如說用很多傳感器去測量剩余的地球運動，然后我們的主動減震器再把這些噪音減掉。”

巴里什表示，需要非常準確非常系統級別的工程學，才能支持建造出像LIGO這樣的儀器，從而實現10的負12次方級別這么靈敏的激光測量。

這些需要國家的財力物力人力的支持。

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