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1700936791 “没有。”
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1700936793 迈克尔想是不是自己的表述不够准确,于是他又问道:“你们有没有进行任何形式的注入测试?”
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1700936795 “没有。”
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1700936797 迈克尔想:“看来,这不是盲注测试。”他告诉我:“在意识到没有盲注测试之后,我彻底冷静下来。”
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1700936799 上午9点,迈克尔参加了这个国际合作项目每周一次的电话会议。在电话里,很多人纷纷发言,大部分人都跟他之前的想法一样,认为这很可能是一次盲注测试。杰米·罗林斯说:“我根本不相信这是真的。”在电话会议中,迈克尔站了起来,试图联系身在利文斯顿天文台的加布里埃拉·冈萨雷斯。最后,他告诉所有参加电话会议的人:“这次的异常信号不是盲注测试。”电话里传来加州理工学院艾伦·温斯坦的声音:“迈克尔……你再说一遍!”
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1700936801 2015年12月中旬,我收到LIGO项目负责人戴维·瑞兹发来的一封电子邮件。邮件的标题是:“本邮件涉及LIGO,注意保密”。瑞兹在邮件中写道:“9月14日,LIGO的两台探测器记录了一个异常信号,而且该信号与两个质量是太阳30倍的黑洞旋近及合并的现象一致。”他接着写道:“在过去三个月中,LIGO科学合作组织与Virgo天文台认真审查了这个信号。它们得出了一个非常肯定的结论,即我们第一次完成了引力波探测,并且观测到第一个双黑洞系统。”邮件的署名是瑞兹、雷纳和基普。“我们需要强调的是,相关论文可能在2月发表,在此之前,所有关于这次探测的信息都不能公开。”我不想告诉任何人,我的大脑有点儿混乱。在接下来的几个小时里,我静静地待在那里,试图想象这件事的具体情况,在大脑里重现黑洞碰撞、时空振荡、引力波传播的所有情景,以便从心底里接受这个事实。
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1700936803 黑洞碰撞传递给我们的信号,是宇宙大爆炸以来人类探测到的最强大的信号,引力波的强度是太阳光度的1023倍。发生碰撞的这一对黑洞,一个质量是太阳的29倍,另一个是太阳的36倍。在碰撞之前,两个黑洞相互绕对方运行,探测器捕捉到了它们运行的最后4圈。此时,两个黑洞之间的距离仅为数百千米,运行速度非常接近于光速。当它们最终碰撞时,事件视界在它们附近发生扭曲,然后相互碰撞、合并,在振荡之中消除了所有不规整的部位,最后变成了一个质量是太阳的60多倍、寂静无声的黑洞。探测器记录的那个信号,包括黑洞最后几圈轨道运行、碰撞、空间振荡,只持续了200毫秒。探测器探测到干涉臂的长度发生了相当于质子直径千分之一的变化,正好在几十年前基普等人推断的变化范围之内。人们仍然认为这是一个响亮的信号,明显强于背景噪声。这个信号可以做声化处理,但在播放录音时必须放慢速度,才能辨明它的条理结构:当黑洞相互靠近时铃振声不断升高,新的黑洞最终形成时声音下降。数据还包含其他异常的地方,但都不显著、明晰。这种响亮的信号为什么如此少见,原因很难弄清楚。
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1700936805 完成这一次探测之后,LIGO迎来了广义相对论的100周年纪念日。1915年11月25日,爱因斯坦第一次对引力进行了几何描述。严格说来,LIGO科学合作组织成功实现了雷纳的目标,在爱因斯坦发表第二篇引力波论文的100周年纪念日到来之前完成了第一次探测。
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1700936807 雷纳说:“最重要的是,我了却了一桩心愿。”
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1700936809 他开玩笑说:“我的妻子突然对这个领域产生了兴趣。”碰巧的是,雷纳在美国国家科学基金会的老朋友里奇·艾萨克森也在9月中旬的那一周来缅因州看望他。就像怀疑有传染性一样,艾萨克森听到这个消息之后的第一反应也是不敢相信,他问我:“你相信吗?”有人甚至担心这个信号是黑客恶意注入的产物,雷纳也有这种担心。但是,要做到这一点,这名黑客对相关知识的了解程度,至少要与LIGO科学合作组织中最能干、参与程度最高的那些科研人员相差无几。谨慎起见,他们已经询问过符合条件的那几个人了。疑虑逐渐消退,人们在犹豫不决后兴奋起来。
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1700936811 基普说:“我当时一阵狂喜。”尽管业界的观点多年来一直摇摆不定,但是他一直认为第一个被探测到的引力波源应该是黑洞。黑洞的质量越大,碰撞的声音越响亮,传播的范围越远,被探测器成功捕捉的可能性越大,尽管符合这些条件的黑洞比较少。因此,基普关心的是这一刻何时会到来。
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1700936813 我告诉基普,那些实验人员认为第一次成功探测在几年内不会实现,他们建议我耐心等待。基普纠正了我的说法:“这些人中肯定不包括莱纳。莱纳每次都会跟我说,这次肯定有收获。”
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1700936815 我跟莱纳说到这件事的时候,他回答说:“我的确每次都会那样说。”
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1700936817 然而,当莱纳听到大厅里有人讨论那个可能的信号时,他却不为所动。他说:“我们默默地打开了机器。”一天之后,他才有机会查看那些数据。在他看来,那个信号简单得近乎荒谬,与理论推断得出的引力波没有任何显著不同。(几分钟之后,我利用自己的黑洞密码绘制了一幅图,用来仿真两个黑洞最后几圈轨道运行的情况与空间振荡形成的波形。)他希望对广义相对论提出质疑,还希望他参与建造的机器可以用来检测量子引力。他说:“我们需要加大研究的力度。”
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1700936819 雷纳陷入了幻想:“黑洞,这是前辈们梦寐以求的东西啊。它是纯粹的几何体,也是纯粹的时空合并。”但仅过了一分钟,他就从想入非非中清醒过来,担心起未来发展的问题。现在的探测器已经比第一代更灵敏了。两者之间的差别,从论文草稿中摘录的一句话就可见一斑:“这384个小时得到的双黑洞系统的观察数据比第一代机器得到的总和还多。”高新探测器的灵感度更高。雷纳继续埋头研究,以进一步降低探测器的噪声,让这些机器发挥更大的作用。为了履行诺言,让天文台全面发挥科研功能,整个团队还需要继续努力。
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1700936821 我说:“恭喜你,雷纳。就连我都激动得无以言表,很难想象你现在是什么心情。”
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1700936823 “我的确了了一桩心事,但是新的挑战又来了,你看看我现在遇到的问题就能理解我的心情了。”
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1700936825 几十亿年前,两颗巨大的恒星沿着轨道绕对方运行。这两颗恒星的周围可能有行星,但由于这种双恒星系统可能非常不稳定或者结构过于简单,因此它们周围有行星的可能性不大。最终,这两颗恒星相继死亡,形成了两个黑洞,在黑暗中相互绕对方运行。大约几十亿年之后,这两个黑洞发生碰撞,合并为一个大黑洞。最后的200毫秒时间里,它们朝宇宙发射出极其强大的引力波。
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1700936827 引力波跨越了14亿光年的距离,来到了地球。整整14亿光年!在引力波抵达地球之前的几个小时里,汉德福的探测器进入了锁定状态。还剩下一个小时的时候,利文斯顿的探测器也进入了锁定状态。那天晚上午夜时分,华盛顿州的科研人员结束了一天的忙碌,各自回家休息。刘易斯安那州的科研人员沮丧地放下手里的工具,让探测器进入无人干扰的观察模式。不到一小时之后。引力波从地球南边的天空传来,掠过刘易斯安那州时“叫醒”了利文斯顿的探测器,然后沿着与地面近乎平行的方向以光速传播。10毫秒之后,汉福德的探测器也有了反应。
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1700936829 第二天早晨8点时,这束引力波与地球之间的距离已经有20亿千米了。同往常一样,正在缅因州度假的雷纳翻开了工作日志,看看是否有人需要他提供帮助。结果,他发现日志中有大量红色标注的条目,而且内容都是关于两个天文台全面暂停所有活动的事。跟团队其他成员一样,雷纳也感到很奇怪:“到底发生了什么事?”
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1700936831 可以预见,他们将召开新闻发布会,发表科研论文。媒体的报道也将铺天盖地。美国国家科学基金会将收到各种资料、报告。原始的记录材料将被归档放入资料柜。我们还会继续向太空发送信号,宣告我们的存在,宣告我们希望相互了解,宣告我们偶尔也会取得成功,尽管大多数情况下我们都会遭遇失败。我们听到了黑洞碰撞的声音。我们将充分发挥聪明才智,把目光投向这些声音的可能来源,投向许多许多年前的那片时空。
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1700936833 在浩瀚宇宙的深处,在距离我们非常遥远的南方,那个巨大的黑洞将在星系中运行,在黑暗、寂静中等待星际尘雾或者迷途恒星从它的旁边经过。几十亿年之后,它的寄主星系可能会与某个“邻居”发生碰撞,将这个巨大黑洞喷射到远方。它也许会落到正在不断长大的星系中心,一个质量超大的黑洞正在那里等着它。所有恒星都会死亡,银河系将与仙女星系融为一体。宇宙中的一切,包括这次发现的相关记录、太阳系的残骸,最终都将被黑洞吞噬。在临近时间尽头时,膨胀的宇宙将陷入沉寂,所有的黑洞也将化为乌有。
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1700936838 引力波:发现爱因斯坦广义相对论缺失的“最后一块拼图” [:1700935357]
1700936839 引力波:发现爱因斯坦广义相对论缺失的“最后一块拼图” 致谢
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