【儀表網 百科知識】這陣子熱的事件莫過于LIGO發現引力波了，很多人在茶余飯后都情不自禁地聊起來：你知道引力波嗎？你感覺到引力波了嗎？還有一些人則想得更遠——引力波對我的生活有什么用？中國人什么時候才能發現引力波啊！
當然，中國的科學家并不是吃閑飯的。
2016年2月13日，中國科學院高能物理研究所發了條微博：“你知道嗎？目前，我國主要有兩大引力波探測項目：中科院高能所主導的‘阿里實驗計劃’和中山大學的‘天琴計劃’。一個是在地面上聆聽引力波的音符，一個是到太空去捕捉引力波的聲響。”
緊隨其后，2月16日，中國科學院舉行“空間引力波探測與研究”媒體見面會，正式公布“太極計劃”。
有圖為證：“太極計劃”媒體見面會現場
蝌蚪君/攝
“太極計劃”的負責人：
微重力科學專家、中國科學院院士胡文瑞
中國科學院院士、中國科學院大學副校長、中國科學院卡弗里理論物理研究所所長吳岳良。
蝌蚪君/攝
好嘛，阿里計劃、天琴計劃、太極計劃——一出就出仨。
Q1：既然都是引力波探測計劃，這仨有什么不一樣呢？
先來看個表格。
| 探測計劃 | 太極計劃 | 天琴計劃 | 阿里計劃 |
| 項目類別 | 空間探測計劃 | 空間探測計劃 | 地面探測計劃 |
| 主導單位 | 中科院 | 中山大學 | 中科院高能所 |
| 探測頻段 | 中低頻 | 中低頻 | 低頻 |
| 實施方案 | 中歐合作的合作計劃，方案I是參加歐洲空間局的eLISA雙邊合作計劃。方案II就是發射一組中國的引力波探測衛星組，與2035年左右發射的eLISA衛星組同時邀游太空，進行低頻引力波探測。方案II擬于2033年前后發射，實現中國大型先進科學衛星計劃的突破。 | 計劃用20年時間，通過四個階段實施，完成所有空間引力波探測所需的關鍵技術，發射三顆地球高軌衛星進行引力波探測。 | 利用阿里地區獨特的地理氣象條件，實現對北半球可見天區的原初引力波搜尋，是我國優勢的引力波研究項目。主要使用一臺微波波段的望遠鏡，通過極其敏感的探測元器件，排除地球大氣和銀河系的干擾，搜尋從137億年前跨越整個宇宙傳播到地球的宇宙微波背景輻射。 |
| 投資預算 | 未定 | 150億 | 1億 |
光看表格可能還不太明白，我們挨個八一八。
首先，名字不一樣。
當然不是！這么大的探測項目，名字當然不是隨便起的。“天琴”顧名思義，是天上的——空間引力波探測計劃，“阿里”則是扎根于中科院國家天文臺西藏阿里觀測站，是地面的——望遠鏡探測計劃——跟阿里巴巴沒有半毛錢關系！“太極”則是……額，這個不太能從字面看出來，不過你再瞅瞅LIGO的那個雙黑洞，似乎發現了什么……
事實上，“太極計劃”是科學家們剛給它取的小名，你可記得蝌蚪君曾經提過——2008年，在中科院力學所國家微重力實驗室胡文瑞院士的推動下，中科院多個研究所及院外科研單位共同成立了科學院空間引力波探測工作組，開始探索中國空間引力波探測的可行性。這一項目被列入中科院空間科學2050年規劃。
沒錯！這個“科學院空間引力波探測工作組”就是“太極計劃”的前身，所以它也屬于天上的——空間引力波探測計劃。
小結一下，“天琴計劃”和“太極計劃”同屬空間引力波探測計劃，“阿里計劃”則是立足地面設備的探測計劃。
Q2：要找的都是引力波，有什么不一樣嗎？
既然是波，總要分大小，有高低。引力波更為特別，它的頻率很寬，低的只有億億分之一赫茲。
頻率低的是原初引力波，它的波長跟整個宇宙的尺度差不多大，所以只能通過對宇宙大爆炸后的光子場信號，即宇宙微波背景輻射來尋找它。——“阿里計劃”主要尋找的就是原初引力波。
“阿里計劃”使用的是一臺微波波段的望遠鏡，通過極其敏感的探測元器件，排除地球大氣和銀河系的干擾，搜尋從137億年前跨越整個宇宙傳播到地球的宇宙微波背景輻射。它尋找的是一種特殊的偏振信號，稱之為B模式。
要做到這點也不容易，望遠鏡為了盡量避開環境和大氣的干擾，放在海拔5100多米的西藏阿里地區獅泉河附近的山頂。大氣越稀薄、水汽含量越少，干擾就越小，才越有希望看清原初引力波留下的痕跡。這里海拔高、云量少、水汽低、透明度高，觀測條件堪比美國南極科考站。
其次是大質量黑洞并合時發出的引力波，對應頻率在百萬分之一赫茲到億分之一赫茲之間。這種事件往往發生在星系與星系相撞的后期。科學家往往利用校準后的毫秒脈沖星，作為校準光源，在地面上用大型地面射電望遠鏡作為探測器，來觀測這種引力波。
需要注意的是，這些都屬于低頻引力波。
中頻波段的引力波源主要是中等質量的致密雙星（黑洞、中子星、白矮星），以及宇宙大爆炸早期（10-34秒以后）產生的引力波。
致力于空間探測的“太極”和“天琴”都是針對中低頻段的引力波。
而LIGO此次發現的引力波，屬于高頻引力波。而且，所有的地面探測局限于臂長，再長也突破不了高頻范圍，只能觀測小質量黑洞并合發出的引力波。
所以，當我們還在擔心“LIGO都發現了引力波中國還有啥比高頻更加豐富，可研究的問題更多——如果低頻能做成功，那就不是一個諾獎了！
所以，LIGO的發現就相當于交響曲的序曲，證實了引力波的存在，可是主調還在后面呢！
而且，學如逆水行舟，不進則退。人家歪果仁都搞明白的事情，你不研究你就落后了。
那么，悄悄地說，我們離水平還差多遠？
舉個例子，引力波探測關鍵的核心技術就是地球微重力測量，中國能達到的微重力水平才-6、-8，而上星的話需要-11~-12，我們要學的還太多。
但是，千萬不要氣餒！
因為我們的差距已經在縮小了。以歐航局搞的eLISA為例，同樣是空間引力波探測項目，同樣是三顆衛星計劃，雖然我們目前不能全面的達到eLISA水平，但是局部已經可以滿足，比如eLISA所需要的望遠鏡，完全可以中國造。但要造中國自己的探測器，至少還要20年。
所以“太極計劃”做了兩手準備——
A、中國作為主要參與方，加入歐航局的eLISA計劃；
B、不加入eLISA，中國自己發衛星搞探測。
選擇A方案我們可以從合作中學到更多，成功率更大；
選擇B方案就是堅持“madeinChina”，成功率不好說。
話說回來，地有多大產，還要看預算。LIGO靠的是美國國家科學基金會的長年支持，歐洲的研究也已經二三十年了，中國的空間科學還是很薄弱。就像我們教育孩子一樣，引力波探測也是一個逐步建立知識體系的過程。
如何能在基礎研究上保證可持續呢？必須得花錢。
科學家們已經表態了，我們要體諒國家困難，一步一步的來。但是這一步，必須要走。
后一個問題，是大家關心的。
引力波會對我們的生活有什么影響？
這一點，科學家們也可以負責任的告訴你：目前而言，主要靠幻想。
以前人類的視野可能局限于微觀世界，引力波可以讓我們對宏觀世界有更多了解。
就像我們丈量世界的尺子一樣，以前是米、微米（100萬分之一米），后來是納米（10億分之一米），今后是皮米（10000億分之一米），引力波就是推動皮米探測技術。這項技術所產生的影響不可估量。如果有一天，人類真要星際穿越，那引力波就可以幫助我們，在浩瀚的宇宙中看清前路，看得更遠。
