重大发现！四维空时扭曲如大海波涛

说到四维空时，涵盖一切，要绞尽脑汁去想象，宇宙实在是太太太浩瀚了（厉害的事情重复三次）。关注日常琐事，不妨也关注一下宏大的事物，这是本文想试着＂拥抱＂（entertain）的 。虽不得不用＂人类，地球，宇宙＂等词汇，但＂thinking big＂是锻炼想象力的方法之一。脑筋一张一弛，神经元间会如雨后春笋生发新突触，说不定萌发新智慧让人朝＂wise man/wise woman＂迈进一步。从爱因斯坦带来相对论，到今天普通人也能把深奥的科学发现当新闻来读；从古代人盘古开天地之说，到今天大爆炸理论有图有真像（宇宙边缘原始星系和宇宙微波背景辐射照片）；人类对客观的认识像剥洋葱一样一层又一层地深入。

然而，并不是每一个人都能解码宇宙的秘密，我们大多数人只不过是紧紧跟随那些极少数的智者罢了。世界上只有爱因斯坦的大脑悟出时间和空间不是线性的，在强大引力作用下能发生＂扭曲＂，上世纪早期被人用实验证明（光线经过太阳时拐了个弯），七年前测到了引力波，再到这次发现黑洞＂搅动＂时空留下引力波背景，宇宙有点儿像海洋一样无风三尺浪，而且波涛汹涌。

我们每天都被引力或重力所＂禁锢＂，只能习以为常，不是每个人都能像亿万富翁那样乘火箭到太空一游，享受零重力给他们带来的快感（也许在人类社会，钱是第五维度）。十年前我们从未听说过有人证实引力会被＂搅动＂，像水一样在时空中泛起涟漪。无所不在的引力，牛顿叫它万有引力，主宰着这个世界和广寒的宇宙，具有穿透一切的能力，也影响着光速的表达。我们以为，引力，空间，时间是均匀，静虚和一成不变的，可科学的发现一直在颠覆我们的固有概念。


上百亿年前原始宇宙中超大质量黑洞统治着一切，是宇宙之王，今天仍然有过之而无不及（黑洞是时空中的一个点，其周围被一层＂黑幕＂所包围，其界定决定于黑洞质量的大小，到达该界面的任何东西包括光线都只进不出）。＂超大＂的意思是高达上亿个太阳的质量，其事件视界（Event Horizon或上述＂黑幕＂）大如太阳系的边缘或更大。这还不够，它们相遇时还要互相吞并，两个巨无霸碰撞前必须跳一段爱之舞。超大质量之间舞出的＂探戈＂导致引力剧烈震荡，时空极度扭曲，并以光速把这种扭曲像波浪一样向四面八方传递。科学家们在理论上早就预见了这种宇宙引力波浪的存在，只是没有办法测定验证它们而已。用爱因斯坦的话说是＂It must be produced, we just cannot detect it＂。 

 
我们不仅沐浴春风，还在地球这个宇宙的沙滩上踏着引力的波浪。

数年前，LIGO（激光干扰引力波天文台）引力波测试平台还在调试和试运行，一天科学家原定要关闭仪器下班回家第二天接着干，因临时有其它事加点班，就任由仪器继续运行。这种仪器有两道激光，彼此成直角，每一道穿行在2.5英里长直径1.2米的真空管中（详见本文末尾油管视频）。费了大力气和资金，建这样一个特殊的天文台，管不管用谁心里也没底，唯一能做的就是等待或＂守株待兔＂，也就是说要测引力的波动，得有波传过来才行，可遇不可求，也许得到猴年马月，但科学家们有信心，笃信上面爱因斯坦说的那句话，觉得一定能测到。就在科学家暂顾其它的时候，仪器有了异样的信号收集，接下来经过团队夜以继日的资料处理和反复验证，不由地庆幸那天没有关机，因为他们中了＂头彩＂，那是long long time ago in a Galaxy far far away＂，两个黑洞碰撞产生的引力波在时空中以光速跑了13亿年才到达地球。他们将引力波信号转换成声音，形象地再现了时空扭曲的浪花经过地球时的美妙一刻。



这种被LIGO测到的引力波相对高频，换成声波听起来像一滴水的声音，或像一声简短的口哨。此类引力波容易定位其来源。前述黑洞跳探戈产生低沉引力波，波峰相隔数年，LIGO无能为力，更遑论定位了，探测它需要永恒而又极其精确的脉冲星辐射作为基准，需要全球各大天文台的合作来完成，尤其是那些大型，超大阵列射电天文望远镜对脉冲星的观测。地球，射电望远镜和遥远而忠诚的大量脉冲星共同组成了一部探测低频时空涟漪的脉冲干扰仪。时空海洋的微妙波澜可以干扰脉冲信号的准时到达，科学家们用了15年的时间收集数据，从蛛丝马迹中找到了引力波背景的证据。现在水到渠成，在有关组织的协调下来自全球五个团队的天文物理学家们同时发表文章，公布了这一重大发现。
 
有人将时空引力波背景的生成和发现这样比喻，设想一个湖面上，在湖的边缘有个小船（地球），划船者（人）手握双桨（射电望远镜与脉冲星射线），湖的中间有一对甚至n多对摩托艇(超大质量黑洞），彼此互绕高速转圈（超大质量黑洞合并前跳的探戈），不断搅起波浪（低频引力波）。当波浪传到小船时，虽然人感觉不到（请不要再这一点上较真），但却在划桨上留下有高有低的标示，科学家们透过现象看本质，确定宇宙中到处都是这种背景波动。

请不要担心，引力波无论频率高低，对我们日常生活毫无影响，如果哪天你无缘无故精神不振，绝对不是引力波在作祟，对研究宇宙天体的科学家来说引力波背景的存在不但是个重大发现，而且给他们研究宇宙的来龙去脉打开了一个大门。这层洋葱剥开后，肯定会有下一层，到时候新葱可能会非常辣眼哦。（所有图片来自网络）

 

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