王丹陽

引力波恰開啟了全新的方法，讓宇宙變成了個(gè)“有聲屏幕”。LIGO探測(cè)到的波段頻率落在了人類聽覺范疇內(nèi)的頻段上，經(jīng)過聲音處理，可以聽見如紙蓋滑過琴鍵的滑音：雙中子星合并聽上去像短笛；旋轉(zhuǎn)脈沖星像“?！钡那么蛉氰F的一聲；而黑洞隨著質(zhì)量的不同，會(huì)像不同調(diào)性的弦樂。

2月11日下午4點(diǎn)，位于德國漢諾威的馬克斯普朗克引力物理研究所（AEI）的眾多研究者來到了屏息的一刻，剛?cè)攵⒅甑闹袊憬┦可麋R來到新聞發(fā)布會(huì)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)沒有空位，但他還是進(jìn)去找了個(gè)角落，對(duì)他來說，這個(gè)即將開始的儀式可謂是人類文明的分水嶺。

此時(shí)的華盛頓是一個(gè)平常的上午10點(diǎn)半，視頻信號(hào)傳送到了作為歐洲四個(gè)分會(huì)場(chǎng)之一的AEI，熟悉的LSC合作組執(zhí)行主任戴維·萊茲（David Reitze）出現(xiàn)在投影儀上，說出“yes，we did it”，那刻，坐在主席臺(tái)上的所長卡森·丹茲曼（Karsten danzmann），這位千年難得穿了一回西裝的德國人，雖然蹺著二郎腿，但還是紅了眼眶。明鏡迅速掃視全場(chǎng)，很多人都流淚了，后來，他也幾度咽回眼淚。

當(dāng)4個(gè)小時(shí)后，全球直播的發(fā)布會(huì)結(jié)束，明鏡來到一群同僚中問他們“你哭了沒有”，其實(shí)自己心里已經(jīng)哭了好幾次了，以至于他回到家門口時(shí)，開鎖的手都在顫抖，而終于在沖進(jìn)屋子之后號(hào)啕大哭了一場(chǎng)。其實(shí)按去年9月15日發(fā)現(xiàn)信號(hào)到當(dāng)日，倏忽近半年，激動(dòng)之情應(yīng)早已減退，但這些在多數(shù)地球人不知的學(xué)術(shù)“黑洞”里篳路藍(lán)縷地做著引力物理研究的學(xué)者，卻不約而同地處在一種復(fù)雜而起伏的感動(dòng)里。

“最根本的感覺可能已不是人類的跨時(shí)代發(fā)現(xiàn)那樣的物理學(xué)上的意義，而是一種哲學(xué)意義，比如說我知道人是怎么從1.0版本進(jìn)入2.0版本的了，雖然我不知道以后的2.0到3.0怎么劃分，但我們?cè)谶@個(gè)節(jié)點(diǎn)上，經(jīng)歷了這個(gè)事情，是多么幸運(yùn)?！彼@么描述。

看見·第一個(gè)人

1915年的一天，愛因斯坦向普魯士科學(xué)院報(bào)告了他的廣義相對(duì)論的最終形式，其中一個(gè)新的公式讓他在一年里又推導(dǎo)出一種攜帶著能量的“引力輻射項(xiàng)”，這在后來被世人叫作引力波。但那時(shí)尚未可知這是個(gè)物理實(shí)在還是數(shù)學(xué)形式，一番爭(zhēng)論后在1936年，愛因斯坦再次向美國物理學(xué)會(huì)投了篇論文，他承認(rèn)引力波是種數(shù)學(xué)形式，“這種波會(huì)因?yàn)橐μs而不復(fù)存在”。

引力波被認(rèn)為是廣義相對(duì)論預(yù)言的歷史卻一波三折地拉扯到20世紀(jì)中葉。幾年后，愛因斯坦重新寫信說要“修改錯(cuò)誤”，他認(rèn)為引力波是存在的，但不能被探測(cè)到。在那個(gè)尚未有任何探測(cè)器材而只能靠觀測(cè)隊(duì)在地球某島看日全食的年代，這種循環(huán)不算奇怪，就像他至死都在懷疑黑洞的存在一樣。但廣義相對(duì)論一直在成長，通過它，人們知道了時(shí)空的彎曲以及一些由時(shí)空彎曲產(chǎn)生的奇異事物，如黑洞、引力波、奇點(diǎn)、蟲洞等。

恰在理論被提出的100年后的9月15日，德國時(shí)間11點(diǎn)50分，意大利籍博士后馬爾科·德拉戈（Marco Drago）在AEI的辦公室里修改著論文，那時(shí)一股宇宙深處的引力波到達(dá)地球，在位于美國華盛頓和列文斯頓的兩個(gè)LIGO探測(cè)器上產(chǎn)生了4×10-18米的空間畸變。3分鐘后，這個(gè)觸發(fā)事件被低延遲搜索方法作為引力波候選事件（candidate）匯報(bào)了出來，通過郵件發(fā)到了他這里。

德拉戈慣性地打開郵件是在半小時(shí)后了，如果無恙，那就該到了飯點(diǎn)，那些LSC的“技術(shù)猿”會(huì)在12點(diǎn)半出現(xiàn)在餐廳。他作為LIGO科學(xué)合作組織（LSC）千余成員之一，同時(shí)也是系統(tǒng)管理者，邊看著原始數(shù)據(jù)，邊注意著探測(cè)器的突發(fā)事件。當(dāng)他看見一條如被壓縮過的曲線出現(xiàn)在屏幕上時(shí)，覺出了不對(duì)勁?！半m然探測(cè)器常有突發(fā)事件，我也習(xí)慣了，但這個(gè)信號(hào)清楚告訴我它不尋常。”他這樣回復(fù)本刊記者，此話他可能已對(duì)全世界媒體重復(fù)過無數(shù)遍。

“當(dāng)你看到它的頻率和時(shí)間的比對(duì)時(shí)，很清楚它來自兩個(gè)致密天體互相內(nèi)旋而合并，聲波學(xué)上就是唧唧聲，除了5年前的人為假注，后來再也沒見過這樣的波形?！彼运牡谝环磻?yīng)，這仍然是個(gè)假注，即人為注入假信號(hào)，LSC內(nèi)部有個(gè)不具名的“盲注小組”，會(huì)經(jīng)常在原始數(shù)據(jù)中注入假信號(hào)，目的是檢驗(yàn)信號(hào)分析者是否能把它篩選出來，也算實(shí)戰(zhàn)演練。2010年一樁學(xué)術(shù)丑聞“大犬事件”讓LSC跌份兒不少，他們近乎要向世人公布發(fā)現(xiàn)引力波的時(shí)候，有人跳出來說那是假注。

當(dāng)?shù)吕昱艿綐窍赂嬖V同事安德魯·倫德格倫（Andrew Lundgren）的時(shí)候，他還沒意識(shí)到自己是世上首位看到引力波的人。他問：“你知不知道最近有沒有假注？”是的，在排除掉系統(tǒng)突發(fā)事件后，剩下的疑問僅是美國那邊有沒有進(jìn)行過假注。按照《紐約客》報(bào)道，當(dāng)美國時(shí)間來到9月15日的清晨，在加州，戴維·萊茲送走女兒去學(xué)校，來到加州理工學(xué)院的辦公室，立即就被各種消息淹沒。而已83歲高齡的物理學(xué)家雷納·韋斯（Rainer Weiss），也是1972年LIGO項(xiàng)目的提出者正在度假，他登錄到系統(tǒng)上時(shí)也大叫了一聲。

熬過了4個(gè)小時(shí)的倫德格倫向晨曦中蘇醒的利文斯頓LIGO總部打電話，得到的答復(fù)是正在升級(jí)中的LIGO探測(cè)器4天后就正式開始運(yùn)行了，沒有必要在這個(gè)時(shí)候加入假信號(hào)。這時(shí)，德拉戈開始發(fā)抖。直到第二天早上，AEI開始進(jìn)入“備戰(zhàn)”，所長布魯斯·艾倫（Bruce Allen）“劫持”了某個(gè)LSC分組會(huì)議，將所有所內(nèi)的成員都慎重地叫到會(huì)議室，門把一反鎖，投影儀上出現(xiàn)了那個(gè)彎刀劃過夜空般的圖案。

它的物理意義就是，頻率隨著時(shí)間增強(qiáng)，在200多赫茲后強(qiáng)度最大，根據(jù)廣義相對(duì)論推導(dǎo)，“這是一個(gè)典型的雙星并合的信號(hào)”。明鏡說。他的第一反應(yīng)也如在場(chǎng)多數(shù)置喙中的同事一樣，認(rèn)為那是個(gè)假信號(hào)，但那么漂亮和完美，只能說假注人天賦異稟又城府頗深，叫人看不出人工痕跡。

驗(yàn)證·保密

明鏡回到辦公室就開始跟LSC里的中國同事討論此事，他們分布在歐洲、澳大利亞和美國的各大學(xué)里，已經(jīng)通過內(nèi)部群發(fā)郵件知道了這一消息，這時(shí)，百千人的郵件系統(tǒng)里已經(jīng)炸開了，各個(gè)訂閱小組里，不同背景、國籍、研究門類的成員徹底打破界限。

LSC分工很細(xì)，有人設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)裝置又分光學(xué)、機(jī)械和電控系統(tǒng)等。也有人分析數(shù)據(jù)，里邊分四大類分析方向，人數(shù)最多的是致密雙星并合（compact binary coalescence）的引力波源，第二是持續(xù)性引力波（continuous wave），還有超新星引力波爆源，和宇宙隨機(jī)背景組。

在一片內(nèi)部秘而不宣的詫異和狂喜交織中，沒有人站出來承認(rèn)假注過，他們開始信守起一個(gè)秘密，在被證實(shí)是新信號(hào)之前，不能向外透露風(fēng)聲。明鏡一直在說服自己那是真的?！叭绻艺J(rèn)為是假的，事后被證明是真的，那我就不算是全世界前100個(gè)知道這件事的人。”他這樣說。

在另一片地廣人稀的西澳土地上，也豎著最早發(fā)明的探測(cè)儀共振棒NIOBE的耳朵。澳大利亞西澳大學(xué)物理系的助理教授王龑在那里專門研究致密雙星并合探測(cè)分析法，屬于LIGO人數(shù)最多的CBC組的一員，雙黑洞合并的引力波源也在該組的計(jì)算范疇，但不是CBC程序最早發(fā)現(xiàn)的?！白钕葴y(cè)到信號(hào)的是引力波爆組，而后續(xù)過程中關(guān)于太陽質(zhì)量等參數(shù)的估計(jì)是CBC程序的計(jì)算結(jié)果。”他說。實(shí)時(shí)CBC程序靈敏度高，計(jì)算量也更大。由于計(jì)算資源有限，最初在線上實(shí)時(shí)處理程序中是沒加高質(zhì)量部分。線下CBC程序經(jīng)過海量數(shù)據(jù)分析后，結(jié)論是引力波來自兩個(gè)質(zhì)量分別為太陽質(zhì)量的36倍和29倍的黑洞，它們以近100赫茲頻率高速旋轉(zhuǎn)后并合釋放了3個(gè)太陽質(zhì)量的引力波能量。

“專門分析雙致密星并合的程序分為線上的實(shí)時(shí)程序和線下的分析程序。線下的分析程序是分析從1到100個(gè)太陽質(zhì)量的致密天體。線上的程序由于有計(jì)算資源的限制，最初是偏重算低質(zhì)量的天體?！钡@次信號(hào)的完美程度超過他們的最先預(yù)期。在去年LIGO升級(jí)完成前，初級(jí)LIGO運(yùn)行了13年，各種遠(yuǎn)強(qiáng)于引力波信號(hào)的噪聲讓這些科學(xué)家整日沉浸在數(shù)據(jù)王國里大海撈針。

把引力波的發(fā)現(xiàn)比作一道光也不夸張，之前他們一代代在黑暗里摸索，都是自己模擬數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)分析方法，用方法來測(cè)模擬數(shù)據(jù)再改進(jìn)，就像學(xué)游泳的人永遠(yuǎn)在岸上揮擺四肢，不知下水的滋味。成本之高也出人意料，有些數(shù)據(jù)處理程序運(yùn)行一次就得耗百萬美元。

LIGO分工程運(yùn)行和科學(xué)運(yùn)行兩種切換模式，數(shù)據(jù)都會(huì)被實(shí)時(shí)記錄后傳到數(shù)據(jù)中心。前者主要用于調(diào)試儀器，校正數(shù)據(jù)處理方法，所以數(shù)據(jù)中會(huì)有假注，而后者主要觀測(cè)來自太空的引力波，數(shù)據(jù)中不會(huì)加入信號(hào)。他們很難說新LIGO在正式運(yùn)行前4天處于什么狀態(tài)，“但只要是在運(yùn)行的，就有數(shù)據(jù)采集”。隨著時(shí)間的推移，仍舊沒有人聲稱假注，在反復(fù)計(jì)算和郵件討論后，他們愈益相信這就是真信號(hào)。

那個(gè)LSC郵件系統(tǒng)猶如無國界的狂歡，但是每個(gè)掛在四大組下的林林總總的分析群都仍然審慎而行，哪怕是一個(gè)人提出異議，都將引起全員關(guān)注。把空間位置、質(zhì)量、距離、各種物理參數(shù)都揉捏到那個(gè)分析模型后，愈加直觀感到與愛因斯坦的理論契合度如此之高。

“空間定位的結(jié)果跟預(yù)期也非常吻合?！蓖觚屨f，那個(gè)藍(lán)色背景下弧形彎刀就代表在天空中的位置。它就像人們帶著水霧的眼睛，看燈泡，那就是很大一團(tuán)，而不是一個(gè)點(diǎn)。這個(gè)物理學(xué)上的“誤差橢圓”就把那個(gè)燈泡鎖定在那片圓形區(qū)里。也就在7微秒的時(shí)間里，引力波通過了那兩個(gè)L形探測(cè)儀的激光干涉臂，通過振幅、相位信息，那個(gè)天空中的圓環(huán)被畫了出來。

“太難找了，所以要利用全世界的資源，我們不分單位，只分類型地找?！痹跐h諾威，明鏡日思夜想，有時(shí)候走出實(shí)驗(yàn)室晚了，沒有趕上末班地鐵，走在空曠寒冷的街頭，心里會(huì)冒出一股溫暖的感動(dòng)。遙想在13億光年前的兩個(gè)黑洞的合并信號(hào)，在9月14日的一瞬間到達(dá)的地球，雖已渺如秋毫，但誰知道在浩瀚數(shù)億光年外的宇宙還有多少不可預(yù)言的雙星并合或超新星爆發(fā)，它們空寂中不經(jīng)意擦過或碰撞，都那么偶然，以至于所長布魯斯·艾倫關(guān)起門對(duì)自己的學(xué)生說道：“要想想，如果是真的，那多美妙，我們只消坐在辦公室喝喝咖啡，時(shí)不時(shí)就能看到黑洞的合并?！?/p>

“就像在天空中放了個(gè)煙花，誰都看見了。”明鏡說，但它那么突然，如果沒有靈敏的探測(cè)器，它可能就淹沒在大海般的數(shù)據(jù)里不知要等多少年，除非有更好的分析法，但這次它的信號(hào)顯著性極其大，遠(yuǎn)超了“紅線”。這是宣布任何物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，意味著這個(gè)探測(cè)結(jié)果只有三百五十萬分之一的誤差。

探測(cè)·LIGO的誕生

愛因斯坦反復(fù)修改著自己的預(yù)言，讓人評(píng)論說引力波好像是靠“思維的速度在傳遞”。后世的人為了證明或證偽，在一次次探測(cè)的迭代更新中燒著錢和生命。從1957年的一次“粘珠試驗(yàn)”證明引力波是種攜帶能量的物理實(shí)在，到2002年初級(jí)LIGO正式運(yùn)行，其中的成本無可計(jì)數(shù)。2011年的一天，還是天文系碩士生的明鏡在北京大學(xué)科維里天文與天體物理研究所聽了一場(chǎng)伯納德·舒茨（Bernard Schutz）的學(xué)術(shù)報(bào)告，這位引力波研究界權(quán)威說：“我們花了納稅人幾十億美元來尋找引力波，有時(shí)候晚上我睡在自己的床上會(huì)想我為什么不是在監(jiān)獄?！边@句話把明鏡推上了這條無盡的修遠(yuǎn)之路。

上世紀(jì)90年代，一些大型激光干涉儀開始建造，引力波探測(cè)黃金時(shí)代開啟，涌現(xiàn)了意大利比薩的臂長3000米的VIRGO，漢諾威臂長600米的GEO，日本東京國家天文臺(tái)臂長300米的TAMA300……去年9月18日，升級(jí)后靈敏度大幅提升的LIGO開始運(yùn)行，今年底，VIRGO升級(jí)也將完成。

LIGO的原理遵循了愛因斯坦的假設(shè)，廣義相對(duì)論里有言“時(shí)空告訴物質(zhì)怎樣運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)告訴時(shí)空怎樣彎曲”。如何彎曲就取決于宇宙中物質(zhì)質(zhì)量大小及其分布。簡(jiǎn)而言之，引力波是時(shí)空畸變，也被科普者稱作“時(shí)空中的漣漪”。大質(zhì)量的天體之于宇宙就像是皮球置于水面，底下呈凹形，當(dāng)兩個(gè)黑洞開始環(huán)繞跳舞，水面就自然產(chǎn)生漣漪。物質(zhì)質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)的越劇烈，對(duì)這個(gè)時(shí)空的擾動(dòng)就越大，引力波就越強(qiáng)。

但幾十倍太陽質(zhì)量所產(chǎn)生的引力波到達(dá)地球的物理效應(yīng)卻微乎其微。在強(qiáng)的天體波源所釋放的引力波，其強(qiáng)度到達(dá)地球上的空間畸變不超過10-14，剛好比質(zhì)子大10倍，此幅度相當(dāng)于太陽到最近的比鄰星4.22光年的距離上，產(chǎn)生小于頭發(fā)絲寬度的空間畸變。所以，落到LIGO那根激光干涉臂，就需要在每公里的長度上找到相當(dāng)于原子核半徑萬分之一以下的空間變化。

1972年，當(dāng)美國麻省理工的雷納·韋斯腦中出現(xiàn)LIGO設(shè)計(jì)雛形圖的時(shí)候，馬里蘭大學(xué)的工程學(xué)教授喬·韋伯（Joe Weber）已經(jīng)“身先士卒”，后者在早十幾年前設(shè)計(jì)出的共振棒沒有給業(yè)界帶來好印象，總是出錯(cuò)而被落得騙子的罵名。韋斯想把探測(cè)器做成L形，當(dāng)引力波通過，會(huì)在一個(gè)方向上拉伸空間，另一個(gè)方向壓縮空間。好比兩個(gè)人垂直躺地上，身體呈90度，引力波通過他們時(shí)，一個(gè)人會(huì)拉長，另一個(gè)人被縮短，下一時(shí)刻，情況相反。他知道，要丈量這兩個(gè)波動(dòng)的長度，非得要數(shù)公里長的鋼筋水泥管之類。

韋斯建議用激光做尺子，在L形狀的拐彎處放置激光源，并用光在真空管中的通行距離變化作為變量，同束光產(chǎn)生的相位差距越大，表明引力波越強(qiáng)。這個(gè)想法得到了加州理工大學(xué)物理學(xué)權(quán)威基普·索恩（Kip Thorne）的共鳴，1981年，加州理工已開始建造一個(gè)130英尺探測(cè)臂的LIGO模型。但要付諸現(xiàn)實(shí)就讓人犯難了，那一小撮“頭腦發(fā)熱者”拿著區(qū)區(qū)一個(gè)理論模型去敲國家自然科學(xué)基金會(huì)（NSF）的門了，申請(qǐng)資助，有人立即反彈：“連信號(hào)的影子都沒看見過?！表?xiàng)目集成的激光、材料、真空技術(shù)都遠(yuǎn)在真實(shí)科技水平之上，甚至還“需要用沒被發(fā)明出來的材料”。

兩年前的某天，基普·索恩來到澳大利亞墨爾本大學(xué)講壇，提到LIGO制造難度，作為LSC成員的中國籍物理學(xué)博士孫翎心潮澎湃?！八麄兞谐隽朔浅Ｔ敱M的分析報(bào)告，窮盡了儀器可能遇到的所有干擾和問題，并輔以解決問題，才拿到了錢?！卑凑账鞫鞯脑拋碇v，是“上萬個(gè)細(xì)節(jié)需要考慮完善”。那時(shí)，LIGO已在2010年進(jìn)入了升級(jí)期，在8年探測(cè)未果后又被追投了2億美元，對(duì)于這些人來說，即使是測(cè)不到信號(hào)的“空演練”，也豐富了大數(shù)據(jù)。

那兩個(gè)LIGO間的距離，飛行約3個(gè)多小時(shí)，路易斯安那的那個(gè)位于首府巴吞魯日東部的濕地，被松樹林圍繞；另一個(gè)在華盛頓州的則在一片核反應(yīng)堆廢料和沙漠灌叢邊，每個(gè)干涉臂都有4公里長。那天，來自南半球遙遠(yuǎn)星系的引力波先是到達(dá)利文斯頓探測(cè)器，大約7毫秒之后到達(dá)漢福德，兩者產(chǎn)生的時(shí)間差為波源估算出一個(gè)近1000平方度的天空位置，而龐然大物最終測(cè)到的畸變尺度只是質(zhì)子直徑的千分之一大小。

“我們現(xiàn)在只能看到大概方位，就是那條彎彎的像被壓過的橢圓，但是就像通信衛(wèi)星三角定位一樣，全球布置越多精密探測(cè)器，越能更好定位。各個(gè)角度過來的偏正方向不一的波，探測(cè)到的希望越大?！睂O翎說。顯然，垂直臂因方向不一，信號(hào)到達(dá)強(qiáng)弱就有大小，那“干涉條紋”的“凹凸形狀”就更明晰。同時(shí)，你在赤道和南極放兩個(gè)同樣的LIGO效果也不同，如果引力波面朝赤道沖來，南極就基本測(cè)不到了。

發(fā)布·意義

兩年前，孫翎從IBM軟件工程師的職位離開，來到墨爾本大學(xué)物理系讀博，盡管她沒有物理專業(yè)的背景，但導(dǎo)師認(rèn)為她的信息技術(shù)背景，能為LIGO引力波數(shù)據(jù)分析加分。孫翎所在的是LSC的持續(xù)引力波組，這種引力波來自持續(xù)性的源，比如，質(zhì)量非軸對(duì)稱分布的、自轉(zhuǎn)的中子星，其表面隆起的微小“山峰”導(dǎo)致加速度而產(chǎn)生引力波。不像爆發(fā)或并合，它默默連續(xù)不斷地發(fā)出相對(duì)較穩(wěn)定的引力波，有的可持續(xù)很久，但又極其微弱而可能一直在海量信號(hào)下“休眠”，需要足夠好的分析算法才能將之甄別。在雙星并合信號(hào)被發(fā)現(xiàn)后，他們松了口氣，那意味著有一天像這般中子星的持續(xù)低吟也能被聽到。

這么多年來，初級(jí)LIGO收集著全天球各個(gè)方向的數(shù)據(jù)，有的針對(duì)已知的可能探測(cè)到的持續(xù)引力波源，對(duì)天球某個(gè)方位做定位搜索。也有的進(jìn)行全天球搜索，他們采用的原始數(shù)據(jù)都來自LIGO天文臺(tái)的觀測(cè)輸出，全球許多強(qiáng)大的機(jī)群都可以訪問這部分龐大的數(shù)據(jù)，用各個(gè)數(shù)據(jù)分析小組研發(fā)的各種數(shù)據(jù)分析程序進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，分析總結(jié)探測(cè)的結(jié)果。

“初級(jí)LIGO觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)我們也一直在分析，即使因?yàn)槊舾卸炔粔蚋?，并沒有成功觀測(cè)到任何引力波，但至少可以為所期望的信號(hào)強(qiáng)度設(shè)立上限，完善數(shù)據(jù)分析算法，最大限度過濾噪音，并且為升級(jí)版LIGO數(shù)據(jù)分析做好準(zhǔn)備?！苯衲?月至今，孫翎都在加州理工這個(gè)美國引力波學(xué)術(shù)重鎮(zhèn)參與交流。去年升級(jí)版LIGO運(yùn)行后，她預(yù)感很快會(huì)有進(jìn)展，所以計(jì)劃到美國訪學(xué)。在2月11日那天晚上，她沒有睡著，現(xiàn)在，加州理工在媒體報(bào)道中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，那些核心大佬整日見首不見尾。

在經(jīng)過了5000萬CPU小時(shí)的數(shù)據(jù)分析后，他們證明了引力波。這幾個(gè)月里，在LSC獨(dú)特的線上交流工具Team Speaker上開過好多會(huì)議，所有人都用語音的形式發(fā)言。孫翎不顧時(shí)差，在澳大利亞深夜兩點(diǎn)也曾接線開會(huì)，對(duì)于在美國以外的所有成員，其實(shí)都一樣。那篇發(fā)表在頂級(jí)物理期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上的論文并不長，但條理清晰論據(jù)明確，幾乎每句都標(biāo)有出處，文后拖著LSC所有人的名字。PRL審稿主編回復(fù)道，看這篇論文是他學(xué)術(shù)生涯的榮幸，這是他見過的最“使人愉悅”的學(xué)術(shù)報(bào)告。

論文從去年10月開始寫，經(jīng)歷了十幾個(gè)版本的改動(dòng)。今年1月快要完成時(shí)他們決定寄出去，每句話都經(jīng)過反復(fù)推敲，如果有人對(duì)任何的語句表達(dá)有所異議，都可以給論文委員會(huì)提出建議。最終那11篇文叢每篇都有10個(gè)版本以上。

LSC成員都將此發(fā)現(xiàn)比作人類從看無聲電影到看有聲電影，這個(gè)虛無縹緲的宇宙之籟還被比喻成宇宙交響樂。自400年前伽利略用望遠(yuǎn)鏡探索可見光世界，人們開始觀測(cè)無線電和微波、紅外線、紫外線、X光和伽馬射線等等，找到了銀河系的中心，但銀河系以外還存在多少寂寞星系，是無法用電磁波手段探測(cè)的。而引力波恰開啟了全新的方法，讓宇宙變成了個(gè)“有聲屏幕”。

確實(shí)，由于LIGO探測(cè)到的波段頻率落在了人類聽覺范疇內(nèi)的頻段上，所以經(jīng)過聲音處理，可以聽見如指蓋滑過琴鍵的滑音：雙中子星合并聽上去像短笛；旋轉(zhuǎn)脈沖星像“叮”的敲打三角鐵的一聲；而黑洞隨著質(zhì)量的不同，會(huì)像不同調(diào)性的弦樂。

明鏡把它比作第二種光。“我父母只知道我的工作跟天空、星星有關(guān)的，但我告訴他們我是在找一種全新的東西，像第二種光?！彼f。我問明鏡怎樣劃分它的時(shí)代意義，他卻回溯到宇宙大爆炸之初。145億年前宇宙大爆炸之后的38萬年，光子開始退耦，宇宙第一縷光產(chǎn)生，它就是宇宙微波背景輻射，但地球直到5億年前的寒武紀(jì)，才開始生命大爆炸，那時(shí)，奇蝦（Anomalocaris）作為第一個(gè)擁有眼睛的生物在進(jìn)化賽中脫穎而出，那它就是地球上首個(gè)看見光的生物。

引力波用粒子的角度去理解就是引力子，與對(duì)光子的理解相似。但是不同于光子在宇宙誕生38萬年后才產(chǎn)生，引力子在宇宙大爆炸的瞬間就退耦了，存在于這個(gè)宇宙中，這也被稱為原初引力波。如果說奇蝦作為第一個(gè)看見光的地球生物，那人類直到2015年才真正看到引力波。

除了原初引力波，宇宙中任何物體運(yùn)動(dòng)都會(huì)輻射引力波，兩個(gè)黑洞共舞、超新星爆發(fā)、地球圍著太陽轉(zhuǎn)、月球圍著地球轉(zhuǎn)，甚至你在地球上揮一揮手都會(huì)產(chǎn)生引力波。這么看來它的確如光般普遍，只是人類一直沒有找到發(fā)現(xiàn)它的眼睛。

“當(dāng)然比喻的方法有很多種，從天文學(xué)觀測(cè)的角度，也可以和伽利略第一次用天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)宇宙相比。那是人類用電磁波、光學(xué)來探測(cè)宇宙的窗口，而引力波是第二種窗口。從另外的角度，光一直存在于宇宙，但直到奇蝦有了眼睛才被看到，那么現(xiàn)在引力波作為第二種光，人類已經(jīng)探測(cè)到了?！彼f。

未來·幻想

去年，明鏡在加州理工學(xué)院碰到了基普·索恩，他還是《星際穿越》（Interstella）的劇本指導(dǎo)。明鏡的博導(dǎo)伯納德·舒茨是索恩的第一個(gè)博士生，而明鏡是舒茨退休前的最后一個(gè)學(xué)生?！八阅憔拖裎业臓敔斠粯印！彼浀卯?dāng)時(shí)見到索恩時(shí)的親近感，并最后像是允諾般地叫他放心，自己一定會(huì)盡全力去找引力波的。這種對(duì)科學(xué)的宗教般的神圣感在每個(gè)引力波成員身上都存在著，即使一直找不到，但添磚加瓦的事就一直有人頂著。

如果沒有索恩和雷納·韋斯兩位祖師爺，LIGO計(jì)劃就難以實(shí)現(xiàn)，而他倆對(duì)于理論的貢獻(xiàn)以及LSC組織的建構(gòu)也起了關(guān)鍵作用，是他們建立了分組模型，有序地組織起這個(gè)龐大的跨國機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)?？梢钥隙ǖ氖?，未來各國在引力波探測(cè)上的投入將如洪水開閘，而在今年底意大利的VIRGO探測(cè)器完成升級(jí)后，定能與美國那兩個(gè)LIGO共同發(fā)力縮小范圍。

2011年明鏡在第一次聽到舒茨的引力波講座時(shí)，國內(nèi)沒有任何經(jīng)費(fèi)支持這個(gè)課題，也沒有任何專職研究引力波的科研者，包括去年由中山大學(xué)領(lǐng)銜啟動(dòng)的“天琴計(jì)劃”科研人員也并非專職搞這個(gè)。從個(gè)人角度，明鏡擔(dān)心如果引力波一直找不到，可能自己在5年后也會(huì)灰心，這也意味著他回國后就無法就業(yè)。另一個(gè)更嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)是，當(dāng)探測(cè)器的靈敏度已到頂尖時(shí)，他們就會(huì)懷疑廣義相對(duì)論的這個(gè)預(yù)言是錯(cuò)的，也許他們應(yīng)該相信愛因斯坦去世時(shí)的疑慮。

王龑還記得，10年前，引力波在中國天體物理界還相當(dāng)冷門，那時(shí)剛從天體物理學(xué)本科畢業(yè)的他參加了一個(gè)南京大學(xué)物理學(xué)教授彭秋和組織的暑期班，這個(gè)班年年請(qǐng)國外專家來講課，他才首次聽說引力波。被這樣吸引上路后，他來到德國AEI攻讀博士，不過那時(shí)他主業(yè)是研究相對(duì)于地面探測(cè)器的空間探測(cè)器“LISA”，因?yàn)樗碾y度更高所以一直沒有被建造出來，直到去年底，第一枚實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“LISA探路者”成功發(fā)射。王龑一直以為要等到升級(jí)后的VIRGO與LIGO同時(shí)運(yùn)作，才預(yù)計(jì)會(huì)在2020年左右探測(cè)到引力波……

在LSC里，很多人共同的愛好是看科幻小說，后者往往是把他們送上這條路的原始激情。德拉戈已經(jīng)寫了兩部科幻小說，但那都還跟引力波無關(guān)?！拔以?jīng)有過寫時(shí)光旅行的想法，說不定以后就是引力波。但是小說也好電影也好至少得有些科學(xué)基礎(chǔ)，像《星際穿越》里借助不同時(shí)空介質(zhì)的旅行，能把那些不學(xué)物理的人先引到這個(gè)事情上來?！?/p>

一個(gè)科研者的成長路徑，往往先是在幼年接觸科幻小說，再自發(fā)學(xué)習(xí)科普知識(shí)，有緣的人就從此進(jìn)入這個(gè)相關(guān)領(lǐng)域了，而要寫出令人信服的科幻小說的人，必須是行家，他們超越理論基礎(chǔ)的一丁點(diǎn)假設(shè)空間，都可能是后人的開發(fā)寶藏。孫翎認(rèn)為，在科學(xué)中想象力很重要，否則何來進(jìn)步?！氨热鐒⒋刃赖摹度w》，雖然有夸大，但他的物理功底好，那些構(gòu)想基本不會(huì)離譜，讓你覺得有的可想象。《星際穿越》里的黑洞模擬，就是根據(jù)愛因斯坦方程式算出來的，只是在我們還不了解的理論上做了妥協(xié)。”

在《三體》里，劉慈欣讓引力波成為人類用來和三體星人抗衡的武器，就是引力波發(fā)射裝置。主人公羅輯發(fā)現(xiàn)“黑暗森林”法則之后，威脅三體星人要將對(duì)方的星空坐標(biāo)通過引力波廣播出去，它可以輕易地穿透物體，并且不會(huì)發(fā)生任何衰變。從這個(gè)角度上來說，劉慈欣對(duì)引力波應(yīng)用的想象還恰如其分。

但里面提到的引力波發(fā)射器，就不符合科學(xué)。引力波信號(hào)不需要發(fā)射，它時(shí)刻存在于物體運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樘趿硕荒鼙唤邮?。發(fā)射器信號(hào)再強(qiáng)，也只在地球上，總不敵地球圍繞太陽轉(zhuǎn)發(fā)出的強(qiáng)度。但用引力波作為通信手段是很多科幻者的心結(jié)?！半姶挪ǖ膫鞑ルm然容易被探測(cè)和操控，但也容易被吸收，如果沒有中轉(zhuǎn)站，我們靠電磁波傳播信號(hào)會(huì)越來越弱。引力波作為通信手段，是個(gè)很好的想法，它穿越宇宙受物質(zhì)間作用很小，可能能量損耗不到百分之一，但目前來說太難測(cè)到，強(qiáng)度非常小?！蓖觚屨f。

讓王龑印象深刻的是曲率驅(qū)動(dòng)引擎，通過對(duì)時(shí)空本身的改造來驅(qū)動(dòng)飛船，達(dá)到超光速運(yùn)行，它作為科幻概念產(chǎn)生于上世紀(jì)30年代。1994年墨西哥物理學(xué)家明戈·阿爾庫貝利在廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)有一天是能實(shí)現(xiàn)的，但后續(xù)計(jì)算顯示這樣一種裝置將需要無法達(dá)到的極高能量才能實(shí)現(xiàn)。近幾年又有物理學(xué)家提出只要改造利用電磁驅(qū)動(dòng)器作為電力來源，就可比原先少用很多能量?，F(xiàn)在，美國國家航空航天局（NASA）正在建造這個(gè)東西。

19世紀(jì)末，X射線、伽馬射線等開啟電磁波時(shí)代，沒有想到因此宇宙微波背景輻射被發(fā)現(xiàn)，它成為研究大爆炸的早期工具；而幾十年前脈沖星的發(fā)現(xiàn)，變成了研究中子星的工具。每種新的觀測(cè)手段都會(huì)帶來驚喜，而誰知道引力波不在冥冥中帶著人類靠近更多的宇宙盛宴？