還記得大熱的科幻電影《星際穿越》嗎？電影里，引力波成為了跨越時(shí)空，傳遞信息的信使，拯救了人類。

而在真實(shí)世界里，引力波確實(shí)是一位信使，而這樣的信使，在宇宙中還有很多。隨著人類科技的進(jìn)步，我們發(fā)現(xiàn)的信使越來越多，對(duì)宇宙的了解也越來越多。第三屆世界頂尖科學(xué)家論壇科學(xué)前沿話題講堂，邀請(qǐng)到引力波研究先驅(qū)巴里·巴里什，做了題為《新的文學(xué)的誕生——多信使天文學(xué)》的主題演講。

巴里?巴里什（Barry Barish），美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，加州理工學(xué)院物理學(xué)林德教授，引力波研究的先驅(qū)。因?qū)Α癓IGO探測(cè)器和重力波的觀測(cè)做出了決定性貢獻(xiàn)”，他與萊納?魏斯和基普?索恩（索恩正是《星際穿越》的科學(xué)顧問）一起被授予2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

巴里?巴里什教授以幾個(gè)案例介紹了人類如何通過引力波了解宇宙，并明確指出多信使天文學(xué)是將來不可忽視的新領(lǐng)域。和過去相比，天文學(xué)在利用電磁波譜中不同的波長(zhǎng)進(jìn)行天文學(xué)的研究上取得了卓越進(jìn)步。應(yīng)用射電望遠(yuǎn)鏡這種非凡的技術(shù)來觀測(cè)同樣的現(xiàn)象，科學(xué)家能夠聚集不同區(qū)域的不同儀器，通過發(fā)射不同頻率的信號(hào)的方式，從不同的角度、不同的波長(zhǎng)讓黑洞成像，并最終理解宇宙的本質(zhì)。

巴里?巴里什教授指出，多信使天文學(xué)是未來發(fā)展的趨勢(shì)。這種天文學(xué)通過不同信使進(jìn)行信息結(jié)合的形式，來告知宇宙的發(fā)展變化。過去在多信使的使用中，人類運(yùn)用了電磁波譜、無線電波、可見光、高能光子等，而現(xiàn)在，多信使中又增加了新成員——核相互作用力產(chǎn)生的中微子。這種信使不來自電磁相互作用，而來自其他相互作用的信息?？偠灾?，科學(xué)家結(jié)合不同信使來研究宇宙中同樣的現(xiàn)象，包括光子、電磁輻射、中微子和引力等。

引力波首次探測(cè)是有關(guān)多信使天文學(xué)的第一個(gè)案例。巴里?巴里什教授通過不同地區(qū)的兩個(gè)探測(cè)器，在兩個(gè)黑洞相遇時(shí)碰撞、合并收集到的信號(hào)，證明引力波的存在。這個(gè)案例直接證明了過去不被天文學(xué)家認(rèn)可的，恒星黑洞的存在。恒星燃盡之后的崩塌產(chǎn)生了恒星黑洞，而這次的探測(cè)又讓科學(xué)家了解到恒星黑洞不為人所知的其他性質(zhì)，比如它們成對(duì)出現(xiàn)、和月球環(huán)繞地球形式相似，并且恒星黑洞的質(zhì)量比太陽的質(zhì)量大20倍以上。

第二個(gè)案例則是有關(guān)于引力波的預(yù)測(cè)。對(duì)于巴里?巴里什教授來說，僅僅通過引力波來觀測(cè)宇宙還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。預(yù)測(cè)引力波的出現(xiàn)，并提醒天文學(xué)家將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)引力波產(chǎn)生的方向是非常重要的事情。

巴里?巴里什教授解釋了引力波預(yù)測(cè)的技術(shù)原理，并指出三臺(tái)探測(cè)儀器——激光干涉引力波天文臺(tái)的兩臺(tái)儀器（LIGO）和室女座干涉儀（VIRGO）的同時(shí)運(yùn)作，對(duì)于提高信號(hào)精確度的重要性。實(shí)驗(yàn)證明，除了中微子之外的所有電磁探測(cè)器都能檢測(cè)出信號(hào)。通過集中所有探測(cè)器發(fā)出的信號(hào)，最終呈現(xiàn)的信息能夠給科學(xué)家提供宇宙源頭的依據(jù)，了解并預(yù)測(cè)宇宙不同物質(zhì)的運(yùn)行規(guī)律。

巴里?巴里什教授在演講中還提到，重金屬元素的來源是一直困擾科學(xué)家的問題?？茖W(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里運(yùn)用中子碰撞制造重元素，而通過千新星的中子星碰撞就能夠計(jì)算出碰撞中產(chǎn)生的重元素。據(jù)巴里?巴里什教授推測(cè)，千新星產(chǎn)生了重量為地球重量100倍的黃金和其他重元素，并最終進(jìn)入地球。這是目前科學(xué)家對(duì)地球上重元素來源的最好的理解。

最后，巴里?巴里什教授從新的天文學(xué)誕生出發(fā)，強(qiáng)調(diào)了多信使天文學(xué)的發(fā)展前景以及對(duì)于天文學(xué)研究的重要性。