閱讀導語:2015年,人類第一次“聽”到了宇宙的“心跳”。那不是聲音,而是時空本身的顫抖。
先問你一個問題。
小時候在池塘邊打水漂,我最喜歡做的是,在石頭在水平打出第一個漣漪之后,盯著那圈越蕩越遠的波紋看。水波嘛,就是水面在抖。對吧?
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現在,你想象一下,如果連時間和空間本身,也會抖呢?
1999年,有個物理學家說了一句在當時像科幻小說的話:“如果宇宙里有兩個黑洞發生碰撞,那么10億光年外的地球會輕微顫抖。”
這種事當然沒什么人當真。畢竟在那個年代,這聽起來跟科幻小說一樣。
但16年后,他被證明是對的。
2015年9月14日,凌晨5點51分。
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LIGO引力波探測器
美國路易斯安那州,一片荒野中。一臺長達4公里的精密儀器,突然“感應”到了一絲極其微弱的顫動。
持續時間:0.2秒。
這個顫動有多微弱?這么說吧,相當于把一個氫原子的直徑,再縮小1000倍,然后用這個標準去量地球到太陽的距離,看看它變化了多少。
變化量,就是這個數量級。
儀器,真就捕捉到了。
我聽說,當時科學家的第一反應不是歡呼,而是面面相覷:“這是噪音嗎?”“有沒有人動了什么?”“是不是附近有輛卡車經過?”
他們反復核查了5個月。
5個月后,2016年2月11日。LIGO和Virgo合作實驗室正式宣布:
我們探測到了引力波。
全場掌聲雷動,有人當場落淚。
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但很多人沒搞懂一件事:“引力波”,到底是什么波?是聲波?電磁波?無線電波?
都不是。
這里有個反直覺的關鍵。我們平時說的“波”,都是某種介質在振動。聲波——空氣在振動。水波——水在振動。電磁波——電磁場在振動。
但引力波呢?它沒有我們熟悉的那些物質介質。
它振動的,是時空本身。
換句話說,它完全符合物理上“波”的定義——振動在介質中的傳播。只不過,它的介質是整個時空。所以,“引力波”就是波,但它又不是普通的波,它是時空自身的波動。這就是為什么說它是“時空的漣漪”。
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把時空想象成咱們家里的席夢思床墊。平時,這床墊是平的。
當你躺上去,床墊表面就凹下去一塊——這就是引力的本質(廣義相對論的核心)。
現在,想象兩個質量巨大的黑洞,以接近光速互相繞圈、旋轉、碰撞……
轟。
這塊板被劇烈地“拍打”了一下。振動,向四周擴散。
這就是引力波。它不是在時空里傳播的波,它就是時空本身在波動。
那次信號,來自哪里?
13億光年之外。兩個黑洞,一個質量是太陽的36倍,一個是29倍。它們繞彼此旋轉了數十億年,最終在一瞬間合并。釋放出的能量,相當于3個太陽質量直接轉化為純能量。
就在那0.2秒里。
那道“漣漪”,穿越了13億光年的虛空,抵達地球。輕輕地抖了我們一下。
我們,感覺到了。
這為什么是歷史性時刻?
在此之前,人類觀測宇宙只有一種方式:用眼睛看光。可見光、紅外線、X射線……本質上都是電磁波,都是“光”。
但宇宙里有太多東西不發光。黑洞——不發光。暗物質——不發光。宇宙誕生最初的瞬間——光逃不出來。
它們對我們來說,是永恒的黑暗。
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但引力波不同。任何有質量的物體運動,都會產生引力波。它不需要光,它幾乎可以穿越一切。
這就打開了“引力波天文學”的新窗口。從此,我們不只是“看”宇宙,還能“聽”宇宙。
科學家把那段引力波信號轉化成了聲音。你可以在網上找到那段音頻。
“啾——”
短短一聲,不到一秒。
但那是13億年前,兩個黑洞碰撞的回響。穿越整個宇宙,送到你的耳朵里。
宇宙,在跟你說話。
愛因斯坦在1916年就預言了引力波的存在。他算對了很多東西,同時也認為:人類永遠無法探測到它,因為太微弱了。
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他低估了我們100年后的儀器。
也低估了我們想要“聽見宇宙”的執念。
互動提問
如果有一天,引力波探測器足夠靈敏,能捕捉到宇宙里任何“事件”的回響——
你最想“聽到”宇宙里什么樣的聲音?是兩個星系碰撞的轟鳴?是某顆恒星死亡的嘆息?還是……宇宙誕生那一刻的第一聲?
歡迎留言告訴我。
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