造物者的另一種聲音

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造物者的另一種聲音

2016年2月11日，一則新聞震動了人類世界，而新聞內容則事關宇宙中一種最微弱的聲音。

這個聲音據說是在2015年9 月14日，被位于美國的兩個科學裝置聽到的。科學家們等這一天等了多少年？從愛因斯坦預言它的存在開始，人類等了整整一百年。當然這么說并不嚴謹，因為愛因斯坦之后的物理學家們，在很長一段時間內，并沒有真的相信我們可以“聽到”它。直到大約五十年前，一位探測這種聲音的先驅，約瑟夫·韋伯才在馬里蘭大學建造一種天線來聽它。但是他沒有成功，他的后輩用他發明的類似天線也沒有聽到。

這種聲音就是引力波。

如今，LIGO聽到了，不僅聽到了，還知道它來自于什么：兩個巨大的黑洞合并，其中一個黑洞的質量大約是太陽的36倍，另一個大約是太陽的29倍，合并之后的黑洞卻只有62個太陽質量。整整3個太陽丟失了，丟哪兒了？變成引力波的能量了。正因為如此巨大的引力波能量，才能使得遠在13億光年外的地球人聽到。大家知道，光波的傳播速度是每秒三十萬公里，引力波的速度也是如此。因此，當這兩顆黑洞合并的時候，地球上人類還不存在，事實上，連恐龍也不存在。

根據物理理論，宇宙中只存在兩種以光速傳播的波，一種是光以及和光同類的電磁波——手機用的電波就是，另一種就是引力波了。

那么，引力波到底是什么？

當你說話時，別人會聽到你，這是因為你的聲帶振動帶動了空氣振動，然后你的耳膜接收到了空氣振動。空氣的聲速比光速小多了，只有每秒340米，比光速小了88萬倍。一條魚在水里擺動尾巴，也會產生水波。不論是聲波還是水波，在宇宙中都不是“基本”的，因為它們是介質的振動造成的。光波呢？理論上預言電磁波的英國物理學家麥克斯韋認為是一種叫以太的介質的振動造成的。還是愛因斯坦，他的狹義相對論認為光波不是任何介質的振動，光是一種基本的波，它就存在在那里。同樣是愛因斯坦，認為光波不過是一種宏觀現象，真正存在的是叫光子的基本粒子，光波不過是多得無法想象的光子組成的。

因為光子是基本粒子，它不可能是任何介質的振動造成的。

在推翻以太以及提出光子的十年后，愛因斯坦發現了他的廣義相對論，其實就是他的萬有引力理論。不同于牛頓，愛因斯坦認為，萬有引力雖然存在，真正造成萬有引力的是時間和空間的彎曲。

在任何一個質量周圍，時間和空間都彎曲了，這樣，它周邊的物體會感到這種彎曲，然后循著最短的線走。太陽造成時間空間彎曲，地球在這個彎曲時空中循著最短的線走，也就是圍繞太陽在轉。月亮是在地球造成的彎曲時空中走。我們人類會不會造成時空彎曲，當然會，不過，彎曲的程度太小了，使得你不會繞著我轉。

需要地球這么大的質量，才能讓我們體會到我們的體重，我們的體重就是地球對我們的引力。

然而，無論是太陽還是地球，它們造成的時空彎曲是靜態的，時空的彎曲沒有波動。什么樣的東西會發出引力波？我們回顧一下電磁波是怎么產生的。麥克斯韋提出他的電磁理論之后，很快就發現，如果電荷分布不是靜止的，他的著名方程就預測電磁場也不是靜止的，而且還會有電磁波產生，電磁波無非是波動形式的電磁場，電場和磁場以波的形式在空間中傳播。麥克斯韋還發現，電磁波的傳播速度與光速一樣，他干脆就說光也是電磁波。在麥克斯韋預言電磁波存在22年之后，赫茲利用電火花在鋅板間振蕩產生了第一個人造電磁波。

電火花振蕩也就是電荷之間存在相對運動。這樣，我們很容易推測如何產生引力波了，那就是質量之間的相對運動。引力波容易產生嗎？當然太不容易了。舉個例子，地球繞太陽運動發出的引力波的功率只有兩百瓦！你家的電磁爐的功率都比它大。所以，我們需要質量巨大的天體，同時尺寸不那么大的天體，才能輻射出比較強的引力波。

我總覺得，宇宙是一項陰謀，比黑客帝國巨大得多的陰謀，宇宙中所有發生的事，造物者或遲或早會告知人類。我們看到引力波的“天眼”，才剛剛睜開。

（摘自《南都周刊》2016年第5期 李淼/文）