Aries 的感性與理性

        前幾天有個國際新聞，就是美國 LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) https://www.ligo.caltech.edu/ 首度直接觀測到重力波 https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20160211 。無論是懂門道還是看熱鬧，台灣各個媒體、網路、臉書也都轉貼這則新聞。對大學及研究所主修物理的我，有種莫名的興奮。

        大家都知道牛頓在蘋果樹下的故事，因而提出萬有引力的理論。而愛因斯坦則在 1915 年提出「廣義相對論」，以「質量」在「時空」造成扭曲，來說明重力 (萬有引力) 的現象。準確解釋了水星近日點的進動率 (運用牛頓的公式誤差有 43”)，並預測光線會受到重力場 (扭曲的時空) 而彎曲 (光無質量，依牛頓的理論是不受重力影響的。)，稍後在 1919 年英國科學家在日全蝕期間，觀察太陽旁邊的恆星，發現星光確實會受太陽的影響而彎曲，因此證實愛因斯坦相對論的正確性，從此奠定了愛因斯坦在科學界的不朽地位。「黑洞」也是由此理論說明，「光」在黑洞「視界」內無法脫離黑洞的引力。

        依據廣義相對論的推論，愛因斯坦還預測了重力波的存在。當物質加速運動時，「時空」會因此被壓縮或拉伸產生「漣漪」，這個漣漪會以光速向外傳播，這就是今天的主角「重力波」 https://www.ligo.caltech.edu/doc…/EinsteinsMessengerLIGO.mp4 。但當時愛因斯坦也說，重力波太小，可能無法觀測。今天LIGO的科學家團隊辦到了，重力波的觀測開啟了人類對宇宙探索新的一頁，它有多重要，有興趣的朋友可以上 LIGO 網站 https://www.ligo.caltech.edu/ 有詳細的說明。

        早在1970 年代就已經有用雷射干涉儀觀測重力波的研究，包括1972 年MIT (麻省理工學院) 提出了可行性研究報告。1979年美國國家科學基金會 (NSF, National Science Foundation) 提供經費給 Caltech (加州理工學院) 和 MIT，研究和發展雷射干涉儀。1983年 Caltech 和 MIT 提出建造大型 (數公里長) 雷射干涉儀的工程研究，到了1990年美國國家科學委員會 (NSB, National Science Board) 核准了 LIGO 的建造計畫。1992年選定美國華盛頓州的Hanford 和路易斯安那州的 Livingston 為建造 LIGO 的場址。1994 年開始建造，1997年 LIGO 科學研究合作團隊 (LIGO Scientific Collaboration, LSC) 成立。1999年 LIGO 啟用。

        2001 至 2007 年陸續和德國 GEO600、日本的 TAMA300、及歐洲位於義大利的 Virgo 研究團隊合作，偵測重力波。但因為靈敏度不足，並沒有觀測到重力波的跡象。2004年 NSB 核准了 LIGO 改善計畫 – 先進 LIGO 計畫 (Advanced LIGO)，其實這時候的靈敏度還沒達到原先第一階段的設計目標。要到了 2005年才以設計的靈敏度開始了兩年的資料收集，但靈敏度仍然不足。

        2008年開始建造 Advanced LIGO 所需的組件，2010 開始組裝 Advanced LIGO，直到 2014 年才陸續組裝並測試完成，這時的靈敏度已經提高 4 倍，而 Advanced LIGO 的目標是提高 10 倍的靈敏度，這預計要到 2021 年才會達成。2015 年 5 月啟用 Advanced LIGO， 9 月開始第一次的重力波觀測，到今年 2016 年 1 月結束第一次觀測。就在這次觀測，發現了重力波。

        從開始有運用雷射干涉儀來偵測重力波已經超過 40 年，而開始建造 LIGO 也超過 20 年，而且前 20 年還沒有觀察到任何重力波的訊息。若只有個人的熱情，很快就會消磨殆盡。雖然在 1919 年就已經提供證據，驗證了愛因斯坦廣義相對論的幾項推論，但是否有重力波，及重力波是否可以被偵測都是未知。若不是有堅定的信仰及不斷努力改進的嘗試，就不會有這世紀大發現。

所以請以明確且重要的目標，和堅定的信念來持續我們的熱情，追求夢想吧！