為了使測(cè)量盡可能的精確,LIGO的物理學(xué)家必須保證光波的波峰和波谷—即相位—保持絕對(duì)的穩(wěn)定。受制于量子力學(xué)的不確定性原理,這種情況下的光波振幅必然不會(huì)穩(wěn)定。這種不可避免的振幅擾動(dòng)會(huì)對(duì)反射鏡產(chǎn)生隨機(jī)的沖力,使鏡子產(chǎn)生微小的運(yùn)動(dòng)從而激起時(shí)空的漣漪,Pang說(shuō)。當(dāng)然,和你甩出一個(gè)保齡球所產(chǎn)生的引力波相比,LIGO產(chǎn)生的引力波可以真算不了什么,但是效率卻是最佳的。
“這個(gè)結(jié)論并不出乎意料”,北京師范大學(xué)的物理學(xué)家Fan Zhang說(shuō),“這個(gè)探測(cè)器的本質(zhì)就是它與引力波的耦合,一旦發(fā)生了耦合,探測(cè)引力波和發(fā)射引力波就是一回事了。”
雖然微弱到無(wú)法直接被觀測(cè),LIGO產(chǎn)生的引力波仍然可以被用來(lái)探測(cè)宏觀物體之間的量子效應(yīng),Pang說(shuō)。量子力學(xué)下的微觀粒子(比如電子)可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方,很多物理學(xué)家就大膽地推測(cè),也許我們可以做到讓宏觀物體(比如LIGO的一個(gè)反射鏡)處于相似的量子態(tài)中。
這種微秒的狀態(tài)不會(huì)持續(xù)太久,系統(tǒng)受外部世界影響會(huì)發(fā)生“退相干”效應(yīng),從而坍塌到某一個(gè)確定的狀態(tài)。“然而,我們可以獲得退相干的速度,并與引力波的影響相比較”,Pang說(shuō)。一些物理學(xué)家認(rèn)為重力在宏觀物體量子態(tài)坍塌的過(guò)程中起到了特殊的作用。
“這是一個(gè)很有意思的想法,但實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常有具挑戰(zhàn)性,”Pang的合作者同時(shí)也是加州理工學(xué)院的物理學(xué)家Yiqui Ma說(shuō)到,“為了看到引力波的量子效應(yīng),研究人員必須消除其它所有的退相干源?!?/span>Pang認(rèn)同了這一點(diǎn),“真是難以至信的困難”,她說(shuō),“但是也只有LIGO有條件實(shí)現(xiàn)它了?!?/span>