编者注：本文系 MIT 理学院院长 Michael Sipser（迈克尔·西普塞）在今日头条 AI Lab的一次内部分享。分享谈及引力波探测、CRISPR（基因编辑技术）、RSA 加密和阿兹海默症等 MIT 非常重视的项目。极客公园整理插图，有删减。

　　谢谢大家，很荣幸来到今日头条这家正在发展壮大的新锐科技公司。

　　2015 年，对于科学界、对于 MIT，都是非常棒的一年。科学界发生了很多有趣的事情，我想向大家介绍一下它们。

　　100 多年以前，引力波由爱因斯坦在广义相对论当中首先预测。他的引力理论当中给出了引力波的方程，方程预测有可以探测到的引力波存在。爱因斯坦在世的时候，也不十分确定引力波是否真的存在，但是他很确定即使存在也只有极少的概率会被探测到。而科学家在 2015 年完成了这件事（注：2015 年 9 月 14 日，人类首次直接探测到引力波。相关探测结果由 LIGO、处女座干涉仪（VIRGO）研究团队于 2016 年 2 月 11 日共同宣布）。

　　那么今天我就先向大家介绍引力波是什么、我们如何探测到引力波、以及我们为什么会对引力波有如此大的关注。

　　如果大家对于爱因斯坦的理论有所了解，引力波可以认识为天体之间作用产生的。

　　这是两个黑洞，各自围绕对方做轨道运动。引力被刻画为对空间的扭曲，所以如果我们有两个质量非常大的天体以极快的速度相互围绕做轨道运动，它们将空间不断的扭曲和还原，并且辐射出引力波，这种波动以光速从源头开始向外传播。

　　现在，我们试图观测这种波动。由于它们散布整个宇宙空间，并最终打到地球上，这时地球也会跟着空间的扭曲而有些微的变形，如图所示。

　　当然变形的幅度不会像示意图这么夸张，不然我们就很容易探测到波动了。那样的话会有地震、潮汐变化等等诸如此类的现象发生。

　　空间扭曲是实实在在发生了，但是非常微小。对于地球尺度的空间，引力波所带来的形变量也不过质子的直径那样的量级。我们对引力波的探索，也就是要测到如此小的一个变化。

　　这个尝试已经进行了 50 年之久，其最初的想法「利用光的干涉这种非常精细的物理现象来制造探测仪」由 MIT 教授 Rainer Weiss 提出并且率先实验践行，后来发展成了一个专门的实验类型。他甚至造出了一个探测仪的原型，只不过是非常小的一个原型，只为了展示和说明他的探测原理是成立的。

　　要实现这样精度的测量，需要一个巨型的设备。不但体量大，而且消耗巨资。这个原理被证明了以后，MIT 同 CalTec 等一道，与世界其他研究机构合作建立了 LIGO（Laser Inferameter Gravitational-wave Observatory）。

　　这个美国国家科学基金委（National Scientific Foundation）斥资 10 亿美元赞助的项目（也是其赞助的唯一一个项目）最终招徕了千名科学家加入探测队伍。

　　几十年来，都没有任何重大结果出现，直到一年半以前，我刚才向大家展示的那个日子。我们看，这是今天的 Rainer Weiss 的照片——他依然健在，能够亲眼见证他 50 年前提出的设想是一件很美好的事——当年他三十多岁，现在已经是八九十岁的人，依然活跃的一位科学家。

　　这就是 LIGO 探测器本尊了，坐落于华盛顿州：它非常巨大，如图，这一侧的臂有 4 km 长，另一只同样长度的臂与它垂直。

　　事实上，这样的巨型设备有两座，其一在华盛顿，另一在几英里之外的路易斯安那州。建设两座的原因是，如果两者同时探测到了同一信号，就可以排除是本地的信号噪声带来的干扰。

　　探测器的原理是：如果我们有一个双黑洞的体系，轨道在坍缩：它们越转越近，越转越快，同时以引力波的形式向外辐射能量。我们将有可能在地球上观测到这一能量信号，它的特征是——因为轨道上黑洞的角速度越来越高，释放能量越来越快，相应的信号越来越强，同时频率越来越高，直到最后一刻，两个黑洞合并为一，信号消失。

　　我们探测到了黑洞相遇合二为一的事件，计算得出事件的发生在距我们 10 亿光年的宇宙另一端——事件后 10 亿年，这个信号在今天到达我们这里。