经过一百多年的努力，在1000多名科学家的合作下，我们终于可以庆祝了。 2016年2月11日，LIGO宣布首次直接检测到了引力波。 数据分析表明，引力波信号是由于数十亿光年之外的黑洞并合产生的。 但是，如果并不存在什么信号，只是噪声的模式和相关性让我们误以为发现了本来不存在的东西？ 最近一个丹麦研究团队刚刚提交了一篇论文，认为现在庆祝可能还为时过早。
在黑洞相互绕转时会在时空中产生涟漪，距离黑洞越近，波动越强烈。
来自哥本哈根尼尔斯·玻尔研究所的五名研究人员James Creswel、Sebastian von Hausegger、Andrew D. Jackson、Hao Liu和Pavel Naselsky的团队介绍了他们对公开的LIGO数据的分析。 而且得出了一个与LIGO团队不同的、令人不安的结论：这些引力波可能根本不是真正的信号，而是某种模式的噪音，骗过了致力于解决这一难题的最优秀的科学家。
已知的双黑洞系统，包括三个已确认的黑洞并合事件和一个LIGO发现的可能事件。
LIGO引力波天文台由两个观测站组成，一个位于路易斯安那州利文斯顿市，一个位于华盛顿州汉福德市，每个观测站都有一台激光干涉仪，臂长达数千米。 然而，即使对于这些超灵敏的探测器来说，引力波也是难以测量的。问题不在于波的绝对强度很低，而是还有很多其他干扰也会使干涉仪发生摆动。 因此，测量引力波的挑战在于从噪音中分辨出待测信号。
LIGO激光干涉仪系统的简化示意图。 由于探测器位于地球上，所以它们会受到了地震或其他形式的噪声的干扰，但不同探测器之间的噪声应该是不相关的。
为了识别引力波信号，LIGO需要把来自两个探测器的信号结合起来。 引力波将在不同的时间经过每个地点，因为信号虽以光速行进，但两个地点之间相距数千千米。 到达的信号应该是相关的，但是具有典型的时间延迟和振幅偏移，因为它们在三维空间中（在弯曲的地球表面上）的取向不同。 然而，在噪声不应该存在这样的相关性。 至少理论上是这样。
然而，丹麦的研究团队发现，令人费解的是，出现在两个独立的探测器站点的噪声也是相关的。据该团队的负责人Andrew Jackson介绍，更糟糕的是，噪声的关联时间与迄今已被确认的三个引力波事件中记录下的时间延迟相类似。
如果信号和噪声的相关特性非常相似，那么如何才能准确地确定什么是信号，什么是噪声？
这是一个非常重要的发现。噪声的相关性不会影响每个监测点的各个信号。但是为了在检测器之间找出高度显著的信号，LIGO团队考虑了两个信号的相关方式。如果这种相关性并不可靠，那么由于（例如）噪声相关性可能会污染其数据，所以探测结果的统计显著性将会降低。换句话说，可能看上去似乎是信号，但实际上只是由随机涨落引起的。不过，丹麦的研究团队还没有量化这一影响具有多大的统计学意义。
两个检测器之间的红色和黑色的噪声清楚地表现出它们之间的相关性。
要获得有关噪音数据的视觉印象，请查看上图。该图所示为LIGO第一次探测到信号前后32秒的时间窗内的情况。红色曲线是位于利文斯顿的实验地点，黑色曲线为汉福德的实验地点。位于外侧的振幅较大的曲线为原始数据。内部的两条曲线是放大了100倍的清理后数据，否则根本看不清楚。16秒左右位置的小突起为探测到的信号。
几个星期前，安德鲁·杰克逊在慕尼黑展示了他的成果。当地的一位不愿透漏姓名的物理学家发现，这一结果“相当令人不安”，并希望LIGO团队能够认真接受批评丹麦研究人员的批评。“除非LIGO团队给出明确的科学解释证明这些发现是错误的，否则我认为，本文的结果在某种程度上证明LIGO团队的发现是不够可靠的。”
LIGO团队探测到的第一对并合黑洞产生的引力波信号，这是LIGO自己给出的分析。 然而，该信号的可靠性取决于所使用的降噪技术的质量。
LIGO团队对杰克逊并不陌生。 在我问一位LIGO团队成员，对该论文将有何回应，我得到的是一个令人不快的答复：LIGO团队管理人员建议成员如此回应，“我们已与该研究组在过去一段时间内进行了接触，我们不同意他们使用的方法，因此也不同意他们的结论。”另一位LIGO团队成员则告诉我，他对此不打算回应。
他们对我表示，丹麦研究团队分析方法中的一个主要缺点是使用的方法是基于LIGO网站上的入门教程，但是这些方法没有达到用于获取更复杂的数据分析（即LIGO发表的结果）所需的质量标准。
与上图相同，同样是LIGO第一次探测到的信号附近32秒时间窗内的情况，仅做了一次傅立叶变换。
可能解释这一发现的一个具体细节是，LIGO的数据有一个随机漂移，与噪声本身相比，这个漂移虽然缓慢，但是比较明显。如果将信号附近切出一部分，如上图所示的32秒时间窗，并对其进行傅立叶变换分析，在时间窗的高次谐波中就可能出现人为波峰的风险。这个波峰可以通过对间隔末端进行平滑淡出处理来弥补，这是在丹麦团队的批评中没有提到的。这可能是该团队发现的相关性出现的一个可能的原因。
如果最终被证明是错的，安德鲁·杰克逊本人也会很高兴。 他希望“我们的担忧可以被建设性地加以重视，并藉此改进数据分析的方法，更好地了解LIGO团队的成果及其令人兴奋的长期潜力。”
LIGO是世界上最先进的引力波天文台。 没有人质疑其数据的质量，但是对数据的分析质量同样至关重要。
理解别人的数据是很棘手的事情，这一点我有亲身体验。所以我认为，这可能是丹麦团队犯了个错误。不过，我想看到一个明确的解释，在我看来，“他们做错了”这个解释太过含糊。这是一个诺奖级别的发现，涉及到巨大的利益，不应有任何哪怕一点点怀疑的空间。
原文链接：https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/06/16/was-it-all-just-noise-independent-analysis-casts-doubt-on-ligos-detections/amp/