穿越时空:除了引力波,还有信念

    2月11日,加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台(LIGO)”的研究人员在华盛顿举行记者会宣布他们探测到引力波的存在。图为技术人员在关闭舱门抽制真空前检查光学部件。

  13亿年前,两个恒星量级黑洞撞到了一起。

  大约3倍于太阳质量的物质,在不到1秒的时间内,被转化为引力波。这在时空中激荡起的涟漪,以光的速度向外扩散。

  黑洞合并的交响曲已经奏响,只是它几乎无声无息,混杂于所有噪声中。

  100年前,物理学家爱因斯坦做出了关于引力波的预言。时空告诉物质如何运动,物质引导时空如何弯曲。当物质在时间的“水面”运动,水波便会荡开。但他又说,在所有能想得到的情况下,引力波的辐射都可以被忽略。

  有多小呢?当一列引力波向你走来,你便会经历一个忽高忽矮、忽胖忽瘦的神奇过程。但是这样的一个变化幅度,大概为一个氢原子的五百亿分之一那么微小。

  不过人类并未因此放弃探测引力波。实验物理学家约瑟夫·韦伯(Joseph Weber)用共振法寻找引力波,他自己发明了一种铝制圆筒作为探测工具。上世纪60年代末,他宣称引力波撞击了这一探测器;但他实验结果从未再现,又无法解释,因此未获认同。

  但不管怎样,追寻引力波的征程开始了。

  又是几年过去,1974年,两位科学家发现了一对脉冲双星。这个星体由两个在近距离轨道里相互缠绕的中子星组成,而且以爱因斯坦预测的速度螺旋式向内靠拢——这是引力波存在的间接证据!神秘的引力波,现出了一个朦胧身影。

  可是还不够。20世纪90年代起,在世界各地,一批大型激光干涉引力波探测器开始筹建。它们是人类用来捕捉引力波音符的耳朵。

  17年前,激光干涉引力波天文台(LIGO)在美国初步建成。一晃十年,它没有探测到任何确定的引力波信号。2010年,LIGO开始对探测器进行升级。2015年9月,灵敏度提升了十倍的升级版LIGO整装再出发。长臂中的激光再次不知疲倦反复奔跑,等待着引力波降临,那个神奇的干涉图纹的出现。

  2015年9月14日,一个与往常并没有什么分别的夜晚,人类终于捕捉到了13亿年前黑洞合并奏出的那首交响曲的音符。他们给它取名为GW150914。爱因斯坦广义相对论的最后一块拼图,被补上了。

  当地时间2016年2月11日,LIGO科学合作组织向全世界宣布,人类首次直接探测到了引力波。

  “我们今天庆祝的发现体现了基础科学的悖论:它是辛苦的、严谨的和缓慢的,又是震撼性的、革命性的和催化性的。”麻省理工学院校长在给全校的信中如此写道。

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