引力波是什么？作为天文科研的巨大突破，探测引力波的关键科技是什么？引力波发现的最大困难是什么？引力波的发现对人类有何意义？引力波探究的未来发展方向是什么？Rana Adhikari，加州理工学院教授，LIGO科学项目组成员，致力于引力波探测研究20年，是为数不多的通晓LIGO装置的专家之一。其主要研究领域是超越基础物理学极限的精确测量，以期获得在引力及量子力学方向的突破。
本文根据2016年10月28日采访节选、整理而成。
引力波是个抽象概念，您能否用几句话介绍引力波？答：你可以把自己想象成一条鱼。现在有两条鱼，分别叫做“科学家鱼”和“音乐家鱼”。这两条鱼在对话：“科学家鱼”说“我发现了水。” “音乐家鱼”问“什么是水？你所说的‘水’是什么？”水对其而言无法理解，因为全宇宙充满了水，而且从古至今都如此。
正如我们看着空荡荡的空间，聊着空空如也的空间，你可以问我“你所说的空间在哪里？这里是空的，空无一物。”但是“科学家鱼”知道水是存在的，只是“音乐家鱼”无法理解罢了。我们可以研究水的运动方式。如果海的另一边发生震动，像一条巨大的鱼在晃动，那么我们可以探测这种波动。有人说“你在说什么？这并没什么大不了。这种晃动微不足道。”但是“科学家鱼”说“不，这非常重要。
因为我们可以了解整个大海：哪里有食物，哪个区域温暖，哪个区域寒冷，人类从哪里出现。我们可以通过水中的波动研究整个海洋。”
在探索引力波的过程中，您认为您遇到的最大困难是什么？答：人。自然界非常简单，一目了然。人是科学中最大的难题，因为人是不可预知的。比如说你有数百人的大团队，每个人必须团结协作才能获得发现。但是怎样协调各方？假如每个人各司其职，那么引力波早就发现了。
但是人是有情绪的，比如开心、悲伤，比如周末怎样过？午餐吃什么？你想告诉他们：保持安静，做好本职工作。这样所有人就会目标一致，共同努力，团结一致的力量要强大得多。但是事实并非如此：每个人有各自的努力方向，大概有百分之十的方向是正确的，百分之九十则是乱成一团麻。因此人是个大难题，机器反而容易操作。当我们对同一个问题有同样浓厚的兴趣时我们的力量非常强大。
有时三到四个人一起工作，对下一步操作有同样的灵感，所有人产生同样的想法，不再提出异议，工作的进展非常迅速。取得如此快速进展正是因为所有人为同一想法而激动不已。这种时刻让人难以置信，但是大多时候进展不像这样顺利。
您认为继发现引力波后，引力波领域下一重大发现会是什么？答：我认为未来几年可能探测到更多我们已发现的由双黑洞并合产生的引力波。我们会进一步优化探测器，从更多黑洞中发现更多信号。
我经常让自己从非科学家的角度思考这类问题。换个角度而言，我不喜欢别人浪费我的资金，目前一些国家就在把钱抛向无底洞。所以我在思考，既然我们已经发现了引力波，为什么我们需要发现更多引力波呢？我已经有一个或两个，给我十个或二十个有什么用处？我们探测引力波并不是想表明我们发现引力波，而是希望通过这些信号研究宇宙如何运行。这是一种全新的信息。
在首次使用手机时，人类只是用手机相互打招呼，但是现在我们使用手机持续通话，这非常实用。引力波告诉我们宇宙运行的情况，如果我们接收到十次引力波，那么我们对宇宙的了解就会增强十倍。通过听取引力波、将探测仪改进得越来越敏感，我们会发现宇宙运行的细节，而微观的细节可以帮助我们了解宏观的宇宙。
您为什么认为引力波的发现对人类意义重大？答：这个问题很难回答。
也许引力波的发现最终对人类毫无裨益，这些我们尚且未知。但是通过了解宇宙中发生的事情，我们可以了解宇宙的初始状态。我们使用各种各样的望远镜研究宇宙的温度，宇宙的亮度，宇宙中有多少行星。你可能会问“这有什么用呢？我们为什么在夜晚仰望星空？人类仰望星星有什么重要意义？”我会说：我们仰望星星，人类看到希望。引力是仰望星星的另一种方式，只是它与人类所使用的望远镜大不相同。
但是可以预见的是，使用引力描绘的宇宙图像将会彻底颠覆我们对宇宙的认知。
既然当今世界已建造了许多探测设备，您认为其他国家，如中国，有必要再建造吗？答：这只与好奇心有关，无关乎必要性。我会说如果中国进军引力波探究领域，那么现在是个有趣的时机，因为中国可能会成为该领域的领头羊。主要是因为以下几个原因：现在我们对技术更加了解；目前世界上的探测器是基于十年甚至十五年前的认知，而我们的新认知有了大大的提升。
如果现在建造新的探测仪，那么将会与十年前的设计大大不同。而且我们有了建造大型探测仪的想法。因此在中国只要探测仪足够庞大，再加上一两项新技术，那么将会比目前这一代探测仪敏感十倍。十倍意味着探测器的探测距离远十倍。这十倍只是距离范围的增大，但你得计算相应体积的增大和源数目的增加。其实如果探测仪能够变得这么敏感，那么中国的探测仪每天探测到的信号数目比其他探测仪会多1000倍。这个数值非常大！
这意味着其他探测仪可能每天发现十个信号，但是中国的探测仪会记录一万个引力波信号。接收到少数信号与大量信号的作用大相径庭。正如我们在一个房间聊天，通过说话的声音可以判断房间很小。因为你可以听到从墙上返回的声音。同样地，引力波就像是宇宙中某种噪音。当信号传递到我们时，我们可以了解房间的形状，这里的房间就是整个宇宙。我们对宇宙有一些疑问：宇宙有多大？宇宙过去有多大？宇宙什么时候很小，什么时候变大？
我们认为世界是三维的：上、下、左、右。或许过去宇宙是另一种形状，以前的宇宙更扁平，后来扩大。或许宇宙在初始时，是更多维度而不是三维，可能是四维。我们几乎无法想象四维意味着什么。这对中国而言是个机会，能够发现其他宇宙、其他维度。取得几何学及宇宙历史的新发现将会是科研界最大的成就。我想还有更深层的意义，对我们来说为何爱因斯坦的引力理论是真理仍是个谜。爱因斯坦的理论很不错，听起来似乎是正确的。
但是我们不知道为什么是正确的。宇宙是否是另一种形态？或许如果引力波确实精准，我们会发现爱因斯坦的理论需要修正。然后一百年后又诞生一个新的引力理论，出现另一个爱因斯坦。