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靜觀時(shí)空泛起漣漪

 辷盀 2016-02-28

靜靜的池塘,水面平滑如鏡。一片樹(shù)葉無(wú)風(fēng)自落,飄搖到了水面,水面隨之蕩起一陣漣漪。

最近突然在新聞上大紅大紫的引力波,大致可以被比擬成時(shí)空的漣漪,以光的速度不停地傳播開(kāi)來(lái)。這種比擬十分形象但又十分有限:水波是人們可以用眼睛看到在一個(gè)二維平面內(nèi)傳播的表面波,而引力波是張量場(chǎng)傳播的時(shí)空振蕩。愛(ài)因斯坦在最早發(fā)現(xiàn)自己方程的傳播解時(shí),其實(shí)并不認(rèn)為它是真實(shí)的存在。他后來(lái)也明確地表示,“在幾乎任何已知條件下,引力波的存在是可以忽略的”。

即使不去努力讀懂復(fù)雜的張量方程,我們依然可以試圖去理解引力的本質(zhì)。從牛頓開(kāi)始人們就知道引力是所有靜質(zhì)量不為零的物體之間存在的作用力——不論是兩顆沙礫還是兩個(gè)星球。而愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論之后,人們更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到引力場(chǎng)的本質(zhì)是空間的彎曲。事實(shí)上,任何運(yùn)動(dòng)的物體都會(huì)導(dǎo)致空間時(shí)間的擾動(dòng);但是想要讓這種擾動(dòng)足夠強(qiáng)到能被人們探測(cè)到,我們需要把目標(biāo)指向正在合并中的黑洞。

即使是合并中的黑洞,其引力波的直接探測(cè)也異常的困難。2016年2月11日,人類(lèi)公開(kāi)宣布首次探測(cè)到引力波信號(hào),這無(wú)疑是探測(cè)技術(shù)的極大成功:這次被探測(cè)到的引力波引起的空間尺度變化大致是氫原子大小的一百億分之一。

在科學(xué)的領(lǐng)域里,確實(shí)存在這樣一種情況:大多數(shù)科學(xué)家不能接受某種理論或者某種解釋?zhuān)墒撬麄冋l(shuí)也不能證明它是錯(cuò)誤的。事實(shí)上,科學(xué)的理論就是在不斷的爭(zhēng)議和交鋒中得到驗(yàn)證并加以完善的。而各種各樣的假說(shuō)即使(后來(lái)被證明)是錯(cuò)誤的、荒謬的,有時(shí)在一定程度上卻也有助于我們發(fā)揮想象力和拓展思路,甚至給我們一些有益的啟示。

自從我們第一次仰望星空時(shí)起,直到如今發(fā)展成涵蓋伽馬射線(xiàn),X光、可見(jiàn)光、微波還有射電等全電磁波頻段觀測(cè),本質(zhì)上都還是通過(guò)電磁相互作用。面對(duì)浩瀚宇宙,人類(lèi)只見(jiàn)其行卻不聞其聲。然而現(xiàn)在我們開(kāi)始聆聽(tīng)宇宙的韻律——引力波的到來(lái)開(kāi)啟了天文學(xué)新的觀測(cè)窗口。

從某種意義上說(shuō),這就像人類(lèi)突然睜開(kāi)了一只從來(lái)沒(méi)有用過(guò)的眼睛。我們可以去探測(cè)很多不發(fā)光的星體和暗物質(zhì),可以去探測(cè)宇宙誕生之初的引力波(因?yàn)橐Σㄋp很少)。我們不但看到了更多,也看到了更遠(yuǎn)的空間和更遠(yuǎn)的時(shí)間。這個(gè)引爆媒體的新聞,只是一個(gè)開(kāi)始。讓我們安靜等待更多激動(dòng)人心的來(lái)自奇妙科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)吧。

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