人類製造出的最偉大的黑科技，觀測到了最宏大的宇宙事件

在美國路易斯安那州利文斯頓地區附近，有個

4000

米長的鐳射探測器。距此處

3000

千米外的華盛頓州南部漢福德也有個相同的

4000

米長的鐳射探測器。美國東部夏令時

2015

年

9

月

14

日

5

點

51

分，利文斯頓

探測器感受到震動；

6。9

毫秒之後

（

不到百分之一秒

）

漢福德探測器也接收到相同的震動。一時間，科學家們歡呼雀躍，他們知道，毫無疑問，這就是引

力波——一種時空上的巨大漣漪，這是100年前愛因斯坦預測存在的宇宙事件。

藝術家筆下的黑洞合併事件

這個引力波來源於一場驚天動地的宇宙大事件。事件發生在距離地球13億光年遠的一個星系裡，算起來，在事件發生的時候，地球上最複雜的生命體還是細菌呢。在這個星系裡，兩個巨型怪獸一般的黑洞相互束縛住了對方、開始死亡旋轉，最終擁抱在一起合為一體。當兩個黑洞合併時，相當於太陽質量三倍重量的物質瞬間消失，

釋放出的能量扭曲了時空，在時空裡製造出巨大的漣漪如同海嘯一般以光速向外擴散。

藝術家筆下的黑洞合併事件

引力波是由愛因斯坦的廣義相對論推導而出的。在宇宙中，當兩個黑洞融合成一個更大的黑洞時就會扭曲時空，就如同水面上的漣漪，在時空連續體上不斷擴散傳播，這就是引力波。

這些引力波所釋放出的能量相當於整個宇宙所有星體

50

倍的能量。換句話說，如果黑洞融合能發出可見的光芒而不是引力波，那麼它將照亮整個宇宙，這是有史以來人類觀測到的最為宏大的宇宙事件。

藝術家筆下的黑洞合併事件

現代物理學告訴我們，只要物質加速便會產生引力波，只是能量大小不同產生的效應也就強弱不同。你現在揮一揮你的手，你就製造出了引力波，它就像湖面的漣漪一般擴散開來。

但問題是，你發出的引力波太微弱了，沒有任何引力波探測器具有如此靈敏度探測到它，而

只有壯烈如黑洞融合這樣的宇宙大事件才能在時空上產生出明顯的波紋才能夠被引力波探測器檢測到。

漢福德引力波天文臺鳥瞰

然而就像湖面的漣漪一般，由黑洞合併事件產生的引力波很快就會變得微弱並逐漸平息。當黑洞融合產生的引力波於

2015

年

9

月

14

日抵達地球時，它已然穿越了

13光

億年遠的漫長星際旅途，變得十分微弱。當引力波路過利文斯頓和漢福德兩處

4000

米長的探測器時，引力波使探測器交替延伸和收縮——

尺寸僅為原子直徑的一億分之一！

人類的鐳射干涉引力波天文臺

（LIGO）

能觀測到如此微小的變化也真是讓人稱奇。

利文斯頓引力波天文臺鳥瞰

說實話，鐳射干涉引力波天文臺的確是個黑科技。兩處探測器現場都有兩組直徑

12

米的中通管道，兩組管道拼接成

L

形的探測器。

1

兆瓦鐳射在探測器的真空管道中通行，其真空效果比星際空間還要高。在每一處埠，鐳射都會被一面

42

千克的鏡子反射回來，鏡子僅為頭髮絲兩倍厚度，由玻璃纖維懸掛起來。鏡面十分光滑，能反射

99。999%

的光。正是這些懸空的鏡子的微小移動，提示著我們有

引力波路過。探測器十分靈敏，以至於發生在中國的一場地震都讓它失去了平衡。

在真空系統中安裝LIGO懸浮鏡

為了能探測到引力波，鐳射干涉引力波天文臺的科學家們需要完成一項艱鉅的任務：

測量出

4000

米探測器中產生的

1/1000000000000000000000的

變化量。科學家們做到了，因此，

2017

年諾貝爾物理學獎毫無爭議地頒發給三位引力波探測實驗的先驅科學家

：

雷納·韋斯

（Rainer Weiss）

、基普·索恩

（Kip Thorne）

和巴里·巴里什

（Barry Barish）

。

無論怎樣形容直接觀測到引力波的偉大都不過分。引力波的發現，對物理學家和天文學家而言是一種奇妙的感受：一直以來，我們只能看見宇宙，現在我們終於可以傾聽宇宙了，引力波就是宇宙的聲音。如果說引力波的發現是自

1609

年伽利略發明望遠鏡以來天文史上最為重要的成就，我想也毫不為過。