AI引领物理新纪元：破解难题，提升LIGO灵敏度

【导读】AI在物理学界掀起变革！设计出人类难以理解的实验，成功破解物理学难题，LIGO灵敏度大幅提升。探索暗物质，解读宇宙公式，AI辅助下的物理学发现新时代已悄然而至。

物理学界迎来震撼时刻！

AI主导设计的实验方案，让顶尖科学家直呼看不懂，却意外成功！

方案中的「反直觉」和复杂程度堪比「外星造物」，令科学界震惊。

尽管起初难以理解，但模拟结果显示其效果非凡，预示着物理学可能迎来「AlphaGo时刻」。

AI设计的新型光学元件布局，使LIGO引力波探测器的灵敏度提高10%到15%！

这样的进步在追求「亚质子精度」的领域里，无疑意义非凡。

LIGO（激光干涉引力波天文台），

LIGO的里程碑成就为首次直接探测到由两个黑洞合并产生的引力波（GW150914）。

2015年9月14日探测到的引力波现象，是人类首次直接探测到的引力波（想象图）。

LIGO的精密程度令人惊叹，想象一下，在巨大的双臂中，激光束穿梭亿万次。

当引力波——时空的涟漪——掠过时，其中一条臂的长度变化，甚至比一颗质子的宽度还小！

• 引力波是时空的涟漪，会导致一个方向被拉长。
• 当这种时空扭曲通过LIGO时，两条臂的长度分别发生微小变化（约10⁻¹⁸米级）

LIGO的干涉仪是迄今为止最大的干涉仪，臂长达到4公里。

这相当于从地球测量远在半人马座α星之间的微小距离，误差不超过一根头发丝的宽度！

加州理工学院的物理学家Rana Adhikari曾领导LIGO优化团队，他们竭尽全力才达到当前的精确度。

然而，在首次探测到引力波后，他渴望LIGO能捕捉到更宽频带的引力波，以发现不同尺寸的黑洞合并等宇宙奇观！

“我们真正想发现的，是那些未曾想象的、全新的天体物理现象！”Rana Adhikari说。

“外星人”的设计图

他们使用AI软件设计实验，最初用于桌面量子光学实验。

所有能想到的组件——透镜、反射镜、激光器——都被输入AI，让它自由组合，构建功能更强的干涉仪。

AI彻底放飞自我！

设计的探测器方案动辄绵延数百公里，包含数千个元件。

“AI的方案人类无法理解！”

“它们太复杂了，看起来像是外星人的杰作。”Rana Adhikari回忆道。

“如果我的学生敢把这种东西交给我，我肯定会说：不！这太荒谬了！”Rana Adhikari坦言。

“凭空”创造纠缠

“AI的颠覆性远超想象。”

“在量子世界，两个从未相遇的粒子可以通过‘量子纠缠’建立连接。”然而几十年来，物理学家认为量子纠缠需要量子物体‘一开始处于同一位置’。

“我和同事们提出了一个实验……”Zeilinger证明事实并非总是如此。”

“奇迹”再现

“AI的奇迹不仅于此。”

“AI给出的方案与Zeilinger的经典设计截然不同！”Krenn说。

“从数据中挖掘规律”

• “寻找暗物质公式”

• “AI分析了宇宙中暗物质团块的观测数据……”Cranmer说：“AI的方程完美地描述了数据。”

• “重现自然对称性”

• “在不被告知任何物理知识的前提下……AI独立发现了‘洛伦兹对称性’！”

“跨越门槛”

• “我们可能真的正在跨越一个门槛……”Cranmer认为。