引力波關(guān)乎你我

你的職業(yè)也許跟科學(xué)研究相去甚遠(yuǎn)，或許你只是出于好奇偶爾翻開(kāi)了這本書(shū)，引力波的字眼你可能只是在新聞報(bào)道里聽(tīng)說(shuō)過(guò)。但我想說(shuō)的是這并不是一本介紹引力波天文和物理的高冷科普讀物，實(shí)際上它在探討人、自然與科學(xué)的關(guān)系。它關(guān)乎你我。

發(fā)生碰撞的這一對(duì)黑洞，一個(gè)質(zhì)量是太陽(yáng)的29倍，另一個(gè)是太陽(yáng)的36倍。在碰撞之前，兩個(gè)黑洞相互繞對(duì)方運(yùn)行，此時(shí)，兩個(gè)黑洞之間的距離僅為數(shù)百公里，運(yùn)行速度非常接近于光速。當(dāng)它們*終碰撞時(shí)，*后變成了一個(gè)質(zhì)量是太陽(yáng)的62倍的黑洞，相當(dāng)于3倍太陽(yáng)質(zhì)量的能量瞬間通過(guò)時(shí)空以引力波的形式光速輻射出去。而13億年后，地球上的探測(cè)器捕捉到了它們運(yùn)行的*后4圈，只持續(xù)了200毫秒，探測(cè)器4公里干涉臂的長(zhǎng)度發(fā)生了相當(dāng)于質(zhì)子直徑千分之一的空間變化。這一系列的數(shù)字的確讓我們領(lǐng)略了自然的神奇，人類(lèi)從沒(méi)有如此貼近和聆聽(tīng)自然，無(wú)論從大尺度的宇宙黑洞，還是甚至要考慮到量子噪聲的探測(cè)器的微觀變化——引力波給我們展現(xiàn)了一幅前所未有、波瀾壯闊、嘆為觀止的宇宙和自然圖景。

然而你不覺(jué)得，人類(lèi)自身不是更神奇嗎？1916年愛(ài)因斯坦發(fā)表論文預(yù)測(cè)了引力波的存在，100年后的2016年激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）科學(xué)合作組織1000多名科學(xué)家宣布成功實(shí)現(xiàn)了引力波的直接探測(cè)。100年來(lái)人類(lèi)探索引力波存在的努力從未間斷過(guò)，而其中經(jīng)歷的種種更是在這本書(shū)里生動(dòng)的娓娓道來(lái)，有合作、奮斗與榮耀，也有爭(zhēng)執(zhí)、猜忌和斗爭(zhēng)，有血有肉、歷歷在目。2004年一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)我加入了美國(guó)麻省理工學(xué)院的LIGO實(shí)驗(yàn)室，而在此之前我根本不知道什么是引力波，但從此以后我也從沒(méi)放棄過(guò)對(duì)引力波研究的追尋。直到2015年9月14日那個(gè)引力波信號(hào)到來(lái)的時(shí)刻，根本沒(méi)人敢相信那是一個(gè)真實(shí)的信號(hào)，它簡(jiǎn)單得近乎荒謬，與理論推斷得出的引力波沒(méi)有任何顯著不同。人類(lèi)的理性與自然的神奇在那一刻達(dá)成了前所未有的默契，而其中經(jīng)歷的是整整100年的科學(xué)探索。LIGO的創(chuàng)始人雷納說(shuō)：“*重要的是，我了卻了一樁心愿”。我2006年從麻省理工學(xué)院回到清華大學(xué)信息技術(shù)研究院工作，搞引力波研究多少顯得有些不務(wù)正業(yè)，引力波探測(cè)希望渺茫，我參與其中卻也樂(lè)此不疲，想想為什么我也說(shuō)不太清楚。

自然是什么？人為什么會(huì)來(lái)到這個(gè)世界？每個(gè)人都有一顆與生俱來(lái)的好奇心。找一個(gè)寂靜的下午，泡上一杯茶，放松一下你的身心，這是一本值得坐下來(lái)好好讀讀的書(shū)。

曹軍威

2017年6月于清華園