【中國經(jīng)濟(jì)新聞聯(lián)播】本文作者胡一鳴是LIGO科學(xué)合作組織成員。胡一鳴曾任南大天文愛好者協(xié)會(huì)會(huì)長，目前是德國馬克斯-普朗克引力物理研究所、清華大學(xué)博士后，研究引力波。

10億年以前，地球。

超級(jí)大陸羅迪尼亞大陸剛剛形成，地球上的生命大多數(shù)還是以單細(xì)胞的形式存在，部分生活在菌叢中，開始有分工分化，形成第一棵多細(xì)胞植物。沒有人類，沒有哺乳動(dòng)物，連恐龍都還沒有影子。

10億年以前，宇宙深處。

兩個(gè)巨大的黑洞在經(jīng)歷了漫長的繞轉(zhuǎn)以后，通過引力波輻射能量，越轉(zhuǎn)越近。長年累月的公轉(zhuǎn)，已經(jīng)讓它們不堪重負(fù)，能量的損耗也在日漸加快。最后，它們終于放棄了抵抗，猛地撞到了一起。這兩個(gè)黑洞消亡了。一個(gè)更巨大的新黑洞，誕生了，伴隨著時(shí)空中被攪動(dòng)的滔天巨浪，那是它這一生也許是唯一一次的啼哭。這個(gè)新生兒的第一聲哭喊，以光的速度飛速向外傳播……

通過分析數(shù)據(jù)，估計(jì)的信號(hào)來源的概率分布圖。通過分析數(shù)據(jù)，估計(jì)的信號(hào)來源的概率分布圖。

巨浪變成了浪花……

歲月無聲。

浪花化作漣漪……

經(jīng)過10億年的漫長旅行，一小部分引力波信號(hào)終于抵達(dá)了地球。地球其實(shí)并沒什么特殊的，對引力波來說，物質(zhì)幾乎是透明的，穿過地球和穿過真空，并沒有什么太大的差別。正如之前穿過這個(gè)普通行星的億萬次引力波信號(hào)一般，這一個(gè)信號(hào)沒有任何的特別之處。

唯一的特殊在于，這一次，那些單細(xì)胞生命演化成了人類，他們研究出了數(shù)學(xué)和物理，搗鼓出了相對論和激光，還用激光編制出一張捕捉引力波的網(wǎng)。

雁過留痕。時(shí)空的漣漪，在不經(jīng)意間撥動(dòng)了激光編制的琴弦。

于是，2015年9月14日，我的郵箱里收到了一封內(nèi)部郵件，Event G184098。郵件里描述了實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)的軟件得到了一個(gè)顯著性極高的候選對象。后來，它換了個(gè)名字，GW150914，在15年9月14日探測到的引力波（GW）。

這張捕捉引力波的網(wǎng)，叫做advanced LIGO，高新激光干涉儀引力波天文臺(tái)，而參與建造、維護(hù)儀器，分析數(shù)據(jù)的1000多位科學(xué)家，組成了一個(gè)叫做LIGO科學(xué)合作組織的科研團(tuán)隊(duì)。

LIGO科學(xué)合作組織的成員單位一覽。

100年前，那個(gè)依然英俊的青年愛因斯坦經(jīng)過十年的苦思憫想，參悟了時(shí)空和引力的本質(zhì)，寫下了劃時(shí)代的公式。那個(gè)簡潔美妙的公式，被后世的另一個(gè)才華橫溢的學(xué)者約翰·惠勒總結(jié)為：時(shí)空命令物質(zhì)如何運(yùn)動(dòng)，而物質(zhì)引導(dǎo)時(shí)空如何彎曲。

100年后，經(jīng)過幾代科學(xué)家一個(gè)世紀(jì)的不懈努力，我們終于站在一個(gè)新時(shí)代的全新起點(diǎn)，迎來了人類探測到的第一個(gè)引力波信號(hào)。

LIGO科學(xué)合作組織的1000多名科學(xué)家在接下來的日子里忙壞了，分布全球的多個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)開足了馬力，想要將那一段短短數(shù)秒的信號(hào)背后的物理全部挖掘出來。慢慢的，如同盲人摸象般，我們開始一層層解開這一引力波信號(hào)的面紗。

上圖：兩個(gè)探測器所觀測到的GW150914引力波事件。該圖展示了在兩個(gè)LIGO探測器中觀測到的由該事件產(chǎn)生的引力波“應(yīng)變”如何隨時(shí)間（秒）和頻率（赫茲）變化。

我們知道，這個(gè)信號(hào)，先經(jīng)過利文斯頓，再經(jīng)過漢福德，兩個(gè)探測器，相隔7毫秒，留下了幾乎一模一樣的波形。所以可以確定信號(hào)來自南天球。

我們知道，信號(hào)在0.2秒的時(shí)間從35赫茲躥升到150赫茲。 這是兩個(gè)極重的恒星級(jí)別黑洞的并合，其中一個(gè)是太陽質(zhì)量的29倍，另一個(gè)是太陽質(zhì)量的36倍。在這短短的一眨眼間，有大約3倍于太陽質(zhì)量的物質(zhì)通過愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc^2轉(zhuǎn)化為了能量。

我們知道，這一過程的峰值功率為3.6x10^49 瓦，十倍于整個(gè)可觀測宇宙的電磁波能量總和。如果這些能量以可見光的形式傳播，那么即使是遠(yuǎn)在十億光年之外的地球上，它的亮度也會(huì)輕松超過滿月。

我們知道，在穿越地球時(shí)，“他強(qiáng)由他強(qiáng)，清風(fēng)拂山崗；他橫由他橫，明月照大江”，引力波來無影去無蹤，地球所吸收的能量，僅僅是10^-17焦，或者說相當(dāng)于一個(gè)X射線光子的能量。

我們知道，它大約來自13億光年以外，所以正應(yīng)了星球大戰(zhàn)的開篇：很久很久以前，一個(gè)很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的星系發(fā)生的驚心動(dòng)魄的故事。

時(shí)空交錯(cuò)而成的池塘上，由于這一對黑洞的攪動(dòng)，吹皺了一池春水。對于天文學(xué)家來說，這點(diǎn)點(diǎn)漣漪意味著我們有了黑洞存在的強(qiáng)有力證明：在并合之前的一瞬間，在如此小的間距內(nèi)聚集著如此巨大的質(zhì)量，除了黑洞實(shí)在是不做他想；它也意味著我們第一次觀測到了雙黑洞系統(tǒng)的存在；我們也確定了這種系統(tǒng)可以在足夠短的時(shí)間（10億年，對，足夠短了）內(nèi)并合；我們可以估算這一類時(shí)間的發(fā)生率，事實(shí)上，整個(gè)宇宙每時(shí)每刻都有黑洞雙星并合，根據(jù)LIGO的數(shù)據(jù)，每15分鐘就應(yīng)該有一個(gè)引力波到達(dá)地球，當(dāng)然，絕大部分都太過微弱而掩埋在噪聲中；腦洞開得大一些，我們還可以這黑洞系統(tǒng)來自低金屬豐度的前身星，其恒星風(fēng)較弱，所以沒帶走太多質(zhì)量。

一葉知秋，通過這短短數(shù)秒的信號(hào)，讓上千名科學(xué)家在幾個(gè)月的時(shí)間里忙壞了。我們今天終于驕傲地向世人宣布引力波的首次直接探測。多少人，多少年的期待，終于變成了現(xiàn)實(shí)。今天，雷納·韋斯、基普·索恩和羅納德·德雷弗的案頭上，大概會(huì)有人倒上一杯香檳。來自斯德哥爾摩的電話，多半也已經(jīng)在籌劃。

這是一個(gè)偉大的時(shí)代，電磁波望遠(yuǎn)鏡是人類的眼睛，看到這五彩繽紛的宇宙奇異瑰麗的美景；引力波探測器則是人類的耳朵，人類以前就像是聾子，現(xiàn)在終于可以聆聽宇宙的呢喃。2015年9月14日，值得載入史冊的一天。

這小小的時(shí)空的漣漪，無聲無息地如鬼魅般穿過地球，對科學(xué)家來說卻不亞于驚天巨雷。正如馬克斯-普朗克引力物理研究所所長布魯斯·艾倫所說：“愛因斯坦當(dāng)初認(rèn)為引力波太過微弱而無法探測，而他也從未相信過黑洞的存在。不過，我想他并不介意自己在這些問題上弄錯(cuò)了?！甭牭竭@個(gè)消息，愛因斯坦大概也會(huì)“垂死病中驚坐起，笑問客從何處來”吧。

然而，這段穿越地球的經(jīng)歷對那十億年前出發(fā)的引力波來說僅僅是個(gè)小插曲，它將繼續(xù)著它的旅程，前往下一個(gè)遠(yuǎn)方。

時(shí)空的漣漪，向遠(yuǎn)處蕩開……

后記：

作為一個(gè)天文愛好者，我時(shí)常仰望星空。寫下這段文字的時(shí)候，我不禁聯(lián)想， 相對于這漫天星空，人類無論從質(zhì)量，密度，尺度，溫度還是從壽命來看，都渺小得無以復(fù)加，我們?nèi)粘Ｉ钪兴鶡缿n愁或喜極而涕的各種大事，在宇宙看來都不值一哂。然而正是由于插上了科學(xué)的翅膀，這渺小的人類可以嘗試?yán)斫庥钪?，把自己和這宏大的天體融合在一起。通過天文學(xué)，人類可以認(rèn)識(shí)到自己的渺小，這不是讓人無力，而是給人以“天地一沙鷗”的豁達(dá)。我時(shí)常慶幸自己何其幸運(yùn)，能參與到這一科學(xué)探索的偉大歷史中，做出自己些微的貢獻(xiàn)。而在屏幕另一端的你，也處在一個(gè)幸運(yùn)的時(shí)代，用你的電腦，一樣可以為引力波的搜索做貢獻(xiàn)！引力波的種類有很多，LIGO的科學(xué)目的除了探測來自致密雙星并合的信號(hào)外，也會(huì)搜索來自銀河系內(nèi)的中子星的連續(xù)信號(hào)。這個(gè)搜索由于需要大量計(jì)算資源，哪怕用上LIGO自己的超級(jí)計(jì)算機(jī)也不夠，所以常年征求志愿者貢獻(xiàn)CPU時(shí)間，只需要登錄http://www.einsteinathome.org/，你就可以下載Einstein@Home的程序，用你電腦的閑暇時(shí)間的空余CPU，處理來自LIGO的數(shù)據(jù)，搜索時(shí)空的漣漪。