[专访]霍金研究组:引力波、对撞机与“霍金得诺奖”

作者:张轩中来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-09-13

如果引力波探测做得越来越好,能够证明“黑洞面积不减”定理是对的,那么霍金就有可能得诺贝尔奖。

  2016年9月8日下午,北京师范大学物理系相对论研究小组的张宏宝老师邀请剑桥大学霍金研究组的研究人员Pau  Figueras做了题为《黑洞不稳定性的终结与弱宇宙监督猜想》的报告。

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  北京师范大学相对论研究组是我们中国最具代表性的研究爱因斯坦广义相对论以及霍金等人的黑洞理论的研究机构之一,曾在霍金访华期间曾参与过接待工作。但可惜的是,在最近的引力波大事件中,该研究组并没有参与到这个历史大潮流之中。

  Pau  Figueras的报告结束后,科普网站“蝌蚪五线谱”对他进行了一次餐桌采访。

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  本次采访由科普作家张轩中(以下简称“张”)用英文采访完成(为了给国内的读者了解霍金研究组的研究人员的思想动态,本文采用中文写作,但全文忠实于被采访者的英文原意)。

  张:请你谈谈你的个人经历,你是如何走上物理研究的道路的?

  pau:对我来说,这是一个旅程,我很小的时候,我就知道我想做物理研究,我当时就想去大学读物理。我在巴赛罗娜大学读物理,一直到博士毕业,我都是在读物理。我的博士论文导师是一个相对论专家,主要研究高维广义相对论。我在2007年得到博士学位,后来我就去了英国,也在霍金的研究组里工作,我曾经获得“霍金研究员”奖。

  张:对于中国读者来说,他们对霍金有一些兴趣,你与他一起工作,你与他讨论过什么问题?

  pau:是的,我与他有过一些讨论,主要是讨论膜宇宙,霍金与合作者讨论在膜宇宙中的黑洞看起来会是什么样的,我做了这方面的研究,证明在膜宇宙中这样的黑洞解确实存在,霍金对我所参与的这个工作很有兴趣。

  张:据我所知,你现在主要从事的是数值相对论的工作?而数值相对论也是张宏宝老师现在在做的,也是我们中国的引力波探测计划需要的一门技术。那么你如何看待数值相对论?

  pau:是的,数值相对论特别重要,尤其对探测引力波来说。我想主要原因在于,引力波探测器探测到的信号有很多噪音,而两个黑洞碰撞并合所发出的引力波是埋藏在这个信号里的,你需要使用模板去把真实的引力波信号找出来——而这模板就是数值相对论才可以做出来的。现在的数值相对论还不能很好地模拟一个大黑洞与另外一个小黑洞相互绕转碰撞并合的过程。

  张:EMRI?

  pau:是的,这个是未来的数值相对论研究需要克服的问题。也是未来的引力波探测需要寻找的信号。

  张:你有没有用电脑模拟过3个黑洞相互作用的情况?因为你知道,在中国有一本很流行的科幻小说讲到三体问题。

  pau:事实上,我模拟过10个黑洞相互绕转的情况。在我们的文章中,有10个黑洞的模拟。

  张:你能做的最大数量的黑洞模拟是多少?

  pau:如果这些黑洞的质量都一样,那么我可以做上百个黑洞的模拟吧。如果这些黑洞的质量不同,那么模拟会出问题,主要是一些标度上的问题……

  张:你的意思是不是因为这些黑洞的质量都一样的话,整个系统不会出现混沌?

  pau:不是。黑洞的模拟与牛顿引力中的多体问题的模拟是不同的,在黑洞的模拟中,存在引力波,引力波会带走能量,所以黑洞的模拟实际上可以永远模拟下去。

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  张:OK,我们换个话题,从欧洲核子中心的LHC开始说起,LHC是一个很重要的机器,它发现了希格斯粒子。最近在中国,丘成桐与杨振宁有一个争论,争论中国应该不应该建造比LHC更大的巨型对撞机。你如何看待这个问题?

  pau:我想,这个问题在于,“我们到底能发现什么”。LHC本来我们预期它能发现希格斯粒子,现在它发现了。但我们还预期发现膜宇宙学预言的额外维度、小黑洞的霍金蒸发……这些新物理还没有被发现。因此我想说的是,如果LHC能够发现这些新物理的蛛丝马迹,那么我想到那时候中国应该加快建设比LHC更大的巨型对撞机。并且我觉得采用质子——反质子碰撞的线性对撞机会比质子——质子对撞的环形加速器更好。因为你可以看到,LHC产生的碰撞信号非常脏,就是因为它是质子——质子碰撞,信号处理起来的困难比线性对撞机大很多。

  张:据说日本要搞一个线性对撞机,所以我们中国应该搞一个环形的,我们中国不能与日本做同样的装置。

  pau:中国可以考虑与日本合作。

  张: 哈哈哈。那么我再来问一个问题,你觉得霍金什么时候可以得诺贝尔奖?

  pau:如果引力波探测做得越来越好,能够证明“黑洞面积不减”定理是对的,那么霍金就有可能得诺贝尔奖。

  张:虽然我自己曾经写过一个科普文章描述黑洞面积不减定理与引力波的关系,不过我还是想确认一下,黑洞的面积可以真的可以通过引力波信号看出来吗?

  pau:可以的。

  张:好的,谢谢你接受我们“蝌蚪五线谱”的专访,我们网站是北京市科协主办的一个大型公益性科普网站。

  pau:谢谢。

 

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