原初引力波是宇宙诞生时产生的引力波，由于原初引力波隐藏宇宙起源的奥秘，因此，发现原初引力波可以最终证明宇宙大爆炸理论。√毫无疑问，为宇宙学标准模型的大爆炸理论找到最强有力的证据，能够为科学家赢得诺贝尔物理学奖，对中国科学家而言，赢得诺贝尔物理学奖不是主要的考量，有能力探测和发现原初引力波标志着中国科学家在宇宙物理学的研究领域将进入世界领先水平。根据中国科学网等主流和非主流媒体的报道，12月13日，中国科学院高能物理所宣布阿里原初引力波探测工程正式启动，中科院高能物理所研究员张新民担任“阿里项目”的首席科学家，项目组计划用5年的时间，在西藏阿里建成“阿里一号”望远镜并开始科学观测。这将是世界上第一个地处北半球的原初引力波观测站，也是中国第一次启动引力波探测实验。2016年２月，LIGO国际合作团队宣布直接探测到黑洞引力波，引起科学界的轰动和社会人士的热议，之后中国加快了探测引力波“大项目”的节奏，“阿里实验室计划”、“太极计划”、“天琴计划”相继浮出水面，正是在这种背景下，中国自2014年开始制定的原初引力波观测计划得以实施。

原初引力波探测的“阿里计划”有几个引人瞩目的特点，第一：集中了中国最优秀的科研人员和最强的科研力量。阿里原初引力波探测属于重大基础科学研究项目，需要开展“大项目”合作。阿里项目集结了国内天文学和物理学领域雄厚的科研实力，由中科院高能物理所挂帅，国家天文台、上海微系统所、紫金山天文台、中国科技大学等诸多国内科研机构、高等院校参与，形成了联合攻关的“大团队”。在理论支持方面，中国科学技术大学、华中师范大学负责开展宇宙起源、演化理论研究和原初引力波模式偏振的统计分析；高能物理所、清华大学、北京大学负责原初引力波偏振数据模拟、处理与科学分析；上海交通大学、北京师范大学、国家天文台负责北半球银河系前景辐射研究。在技术方面，高能物理所、上海微系统所、紫金山天文台、南京天文光学技术所负责探测器、基座等核心技术的研究；国家天文台、高能物理所、西藏大学负责台址观测环境研究。国家自然科学基金会和科技部提供1.5亿人民币的经费支持。

第二：开放科研，开展国际项目合作。2014年5月，“阿里计划”由中科院高能物理所宇宙学团队提出，经过了近三年的讨论，制定了近期、中期、远期的路线图，建成后的阿里项目将在五年内开始科学观测，目标是将中国原初引力波研究推进到国际前沿。阿里国际合作项目由中方主导，外方参与，中外合作不为竞争，而为互补共赢。阿里项目建成后，计划参加南极BICEP合作组，开展协同观测。阿里原初引力波探测实验的高级顾问、美国斯坦福大学教授郭兆林对媒体表达了自己的看法，他认为阿里项目集合了天时、地利、人和的优势，目前除BICEP项目外，在五年之内国际上将不会出现重要的原初引力波探测，“阿里天文台”将与南极观测站、智利阿塔卡玛沙漠观测站一起，成为国际原初引力波探测的三大基地，成为南北互补的国际上最灵敏的探测站之一。项目初期采用中外合作的方式，与欧美领先的大学和科研院所开展深度合作，未来将开展与南极BICEP实验团队的合作，开展南北半球天文台的协同观测，进行数据收集和分析，改变中国科学过去在引力波探测领域积累较少，硬件和软件水平相对落后的局面。

第三：项目地址经过精心选择。阿里原初引力波探测项目的选址符合天文观测的要求，西藏阿里是世界上人口密度最小的地区之一，这片人迹稀少之地因为海拔高，气候干燥，成了北半球原初引力波观测最理想的场所，受到天文学家的青睐。大气稀薄、水汽含量少，干扰就小，更有希望看清原初引力波留下的痕迹。阿里观测站地处海拔5000米以上的青藏高原地区，具有得天独厚的地理环境、气象条件，需要建设配套的基础设施。阿里项目包括阿里1号和阿里2号两部分，阿里1号是在海拔5250米处建设一台原初引力波望远镜，实现北半球首次地面原初引力波观测，获取目前最高精度的北天区原初引力波偏振数据；阿里2号是在6000米处建设望远镜阵列，拓展观测频段，提高观测精度。在工程进程方面，项目将在2017年完成阿里1号的方案设计；2019年4月前完成望远镜基座研制；2019年底完成阿里1号接收机的研制；在完成现场集成、测试和试运行之后，2021年争取实现阿里1号正常的观测运行。

第四：走向前沿科学、完成LIGO项目不能完成的使命。据中国科学院高能物理所网站提供的资料，阿里计划以测量宇宙微波背景辐射（CMB）的光子B模式偏振信号为主要手段，旨在建成世界上最灵敏的原初引力波探测装置。除了在原初引力波探测方面取得重要的突破以外，有望在宇宙诞生与演化、暗物质、暗能量等其它科学研究方面取得进展。阿里观测基地将与已有的南极观测站、智利阿塔卡玛观测站形成三足鼎立、南北半球互补的态势。随着阿里观测站的建成，中国能获得目前世界上精度最高的观测数据，原初引力波的探测将进入国际前沿，同时也将有利于推进中国低温超导探测技术的发展。阿里计划将首先在5250米建设一台在微波波段极其灵敏的“阿里一号”望远镜。2017年将完成阿里一号的方案设计，5年内建成并开展观测研究。2016年初，国际合作激光干涉引力波观测台（LIGO）宣布，发现了两个超大质量黑洞合并产生的引力波，而中国刚刚建成的500米口径球面射电望远镜（FAST）也能探测引力波，那么为什么还要“重复建设”阿里计划？根据中国科学院高能所研究人员的解释，不同波段的引力波需要不同类型的探测方法，无法用一种探测方式实现引力波全波段探测。宇宙创生的原初引力波可能在CMB中产生特征性很强的偏振辐射，或B模式偏振，无论使用激光干涉仪LIGO，还是使用射电波望远镜FAST，都不能探测到这种偏振信号。

第五：原初引力波探测符合国家的科学战略。今后五年，中国不仅要如期全面建成小康社会，还要探索宇宙起源演化，回答人类的终极之问。中国第十三个五年规划纲要已将创新驱动发展置于优先位置，在今后五年中国重点突破的基础性前沿科学领域中，“宇宙演化”居首，其它还包括“物质结构”、“生命起源”、“脑与认知”等。中国将宇宙演化研究写入新的五年规划，发出了重视基础研究的强烈信号。1970年，中国成功发射第一颗人造卫星——东方红一号，之后共发射了各种应用卫星100余颗，建立了较完整的多种应用卫星体系，从2003年中国人第一次进入太空开始，中国已先后５次、共将１０位航天员送入太空。中国目前具备了进入空间科学探索的能力，已逐渐发展成世界航天大国。作为世界第二大经济体，中国的科技创新水平日益提升，探月工程、高铁、大飞机等都成为中国科技发展的标志，然而，像探测引力波这种需要投入几十亿、甚至上百亿资金的重大基础研究项目还十分少见。中国科学家过去一直为基础研究设施的匮乏所困扰，这种状况正在发生改变，除了规划中的引力波探测装置以外，中国在去年12月发射了首颗暗物质探测卫星，在贵州建成了全球最大的单口径射电望远镜，困扰中国多年的“航天大国、空间科学小国”的不利局面有望得到根本扭转。

基础研究是重大创新的源泉，探知宇宙的起源，中国科学家正在努力。阿里项目将成为解决中国引力波探测技术薄弱问题的一大良机，带动空间探测技术的发展。长期以来，中国科学家只能大量使用国外科学卫星公开发布的数据，极大地限制了重大原始成果的产生。认识宇宙、解释宇宙，探索未知的世界不仅能激发一个民族创新的活力和灵魂，统领和带动基础科学研究的进步，而且能够给人类带来长远的利益，当人类进入太空的技术和经费门槛越来越低时，太空旅游、小行星采矿、月球基地等原本遥不可及的太空项目将离我们越来越近。中国人已经认识到基础前沿科学探索在综合国力中所发挥的作用，肯定大力支持中国科学家在西藏阿里开展原初引力波探测，将科学实验的目标定位于探知宇宙的起源，今后在宇宙探索的教科书上写上中国人的名字。

（邓如山2016-12-19&160;邮箱：[email protected]）

(Fivecharacteristicsofthe“aliprogram”inthefieldofPrimordialgravitationalwavedetection)

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