![图为电脑模拟两个黑洞合并的影像。Caltech/MIT/LIGO Laboratory/ Reuters](https://d32kak7w9u5ewj.cloudfront.net/media/b55c5ccdbb1942728bee33ac355ebb7b.jpg?imageView2/1/w/1080/h/720/format/jpg)
你或许知道,由于你有质量,会对脚下的地面产生压力,造成非常微小的变形;质量越大,地面的变形就越显著。但你或许不知道,同样因为你有质量,如果你加速运动,还会对周围的时空造成非常微弱的扭曲;质量越大,时空扭曲得越厉害。这种扭曲会像水波一样以光速向周围扩散,被称为引力波,这就是爱因斯坦广义相对论的部分理论。
爱因斯坦在1915年发表广义相对论时,或许不会想到,100年以后,有两个在10亿年前互相吞噬的黑洞,会将释放的引力波从遥远的宇宙空间传到地球,并被人类首次直接探测到,将人类对宇宙的认识推向一个新的阶段。
这两个黑洞一个是太阳质量的36倍,另一个是太阳质量的29倍,它们在10亿年前合并成了一个62倍太阳质量的更大黑洞,将大约3倍太阳质量转化成了引力波能量,释放到宇宙空间里。两个黑洞距离地球10亿光年远,也就是说,它们释放的引力波即以光速传播了10亿年,才到达地球。
据天文学家解释,在浩瀚的宇宙中,黑洞双星合并,产生引力波经过地球,在理论上是很常见的。但由于这种影响特别微弱,往往隐藏在各种干扰因素中,无法被直接探测到。而这次探测成功,则要归功于座落在美国路易斯安娜州和华盛顿州的激光干涉仪引力波探测器(LIGO)。
自从20世纪六七十年代起,许多发达国家相继建设基于激光干涉的引力波探测器,其中便包括美国的 LIGO。
LIGO 的两条边(干涉臂)长达4公里,互相垂直,激光束在其中反射并产生干涉条纹。LIGO 通过诸多设计排除干扰信息,提高灵敏度,终于在2015年9月14日格林尼治标准时间9点50分45秒,通过干涉条纹的变化,捕捉到了引力波经过地球的痕迹,这次事件被命名为 GW150914。
美国当地时间2月11日中午,加州理工学院、麻省理工学院及 LIGO 项目团队在华盛顿举行了发布会,正式公布了对引力波的观测结果,同时这也是人类首次观测到“双黑洞”系统。
LIGO 项目发起人之一、麻省理工大学物理学家 Rainer Weiss 教授在发布会上表示,“我们开创了一片全新的领域”。
引力波的发现或将为宇宙膨胀说提供有力的证据支持。根据这一学说,宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸,并曾经历过一段“暴涨”(inflation)时期,所有的一切都在迅速远离,整个宇宙呈现出膨胀的形态。而由于引力波具有几乎不衰减的特性,确定它的存在可以为宇宙膨胀理论提供有利的证据,甚至可能帮人类洞悉宇宙的源头。
声音
引力波的发现漂亮地印证了爱因斯坦在100年前的预言。如果我们有机会告诉他这件事,我真想看看他脸上的表情。
爱因斯坦当初认为引力波太过微弱而无法探测,并且他从未相信过黑洞的存在。不过,我想他并不介意自己在这些问题上弄错了。
宇宙并不在乎其间发生了什么,它自会按照自己的规律运行;而我们诞生在了一个幸运的时刻,或许能在不久的将来目睹终极理论的诞生,甚至可能将是唯一亲自见证这一瞬间的文明。