看點 引力波是什麼？它又是如何產生的？引力波離我們如此遙遠，探測到它有用嗎？本周少年書房，外灘君推薦哥倫比亞大學天文學教授珍娜 · 萊文撰寫的《引力波》。這是一部關於 " 引力波 " 最前沿的科普讀物，讀完它，孩子不僅能夠瞭解何為 " 引力波 "，更能深刻地明白人、自然與科學的關系。
編輯丨李臻
科幻電影《星際穿越》的結尾，主人公庫珀身處一個五維時空的超體方體中，他為瞭將從黑洞中心所提取出來的信息傳遞給身處四維時空的女兒墨菲，人為制造引力波效應，成功將信息傳遞，從而解救人類。
從那之後，江湖上流傳著引力波的傳言：" 能夠穿越星際的，唯有引力波和愛。"
這句話從科學上也能說通，從目前物理學傢的認識來看，引力波是唯一一種可以在不同維度傳播的波。
引力波是什麼？它又是如何產生的？
在十幾億年前，在宇宙的某個地方，兩個黑洞發生瞭碰撞並合並，當黑洞合並時，無數能量以引力波的形式向外傳播，時空也因此受到擾動而泛起漣漪。
然而，直到去年 LIGO 團隊宣佈他們探測到引力波之前，從來沒有人聽到過引力波，引力波也從未被任何儀器精確地探測到過。
發生碰撞的這一對黑洞，一個質量是太陽的 29 倍，另一個是太陽的 36 倍。
在碰撞之前，兩個黑洞相互繞著對方運行，此時，兩個黑洞之間的距離僅為數百公裡，運行速度非常接近於光速。
當它們最終碰撞時，最後變成瞭一個質量是太陽的 62 倍的黑洞，相當於 3 倍太陽質量的能量瞬間通過時空以引力波的形式光速輻射出去。
而 13 億年後，地球上的探測器捕捉到瞭它們運行的最後 4 圈，隻持續瞭 200 毫秒，探測器 4 公裡幹涉臂的長度發生瞭相當於質子直徑千分之一的空間變化。
這一系列的數字的確讓我們領略瞭自然的神奇，人類從沒有如此貼近和聆聽自然。
無論從大尺度的宇宙黑洞，還是甚至要考慮到量子噪聲的探測器的微觀變化——引力波給我們展現瞭一幅前所未有、波瀾壯闊、嘆為觀止的宇宙和自然圖景。
引力波離我們如此遙遠，探測到它有用嗎？
著名天文學傢李淼先生曾把引力波的發現和伽利略發現望遠鏡的成就相提並論。
從 400 多年前，伽利略用第一臺望遠鏡觀測太陽開始，人類將 400 多年來拍攝的一系列靜止的天空照片，匯編成一部探索宇宙的無聲電影。而引力波就是來自遙遠太空的音樂，給這部無聲電影配上瞭熱鬧的樂聲。
從此，人類對宇宙的探索從無聲變成瞭有聲。補全瞭愛因斯坦廣義相對論缺失的 " 最後一塊拼圖 "，打開瞭人類觀測宇宙的 " 一扇新窗戶 "，是過去 100 年最重要的宇宙學發現，LIGO 項目組成員將是未來諾貝爾物理學獎的有力角逐者。
LIGO 的創始人雷納說：" 最重要的是，我瞭卻瞭一樁心願 "。
哥倫比亞大學天文學教授珍娜 · 萊文撰寫的《引力波》講述瞭既有辛酸又有堅守的引力波發現歷程。
這本書就是一部關於引力波的科普大片，記錄瞭美國 LIGO 科研團隊的科學傢們 50 多年來，堅持不懈發現引力波的過程。
作為天文學傢，珍娜有 " 特權 " 深入 LIGO 的天文臺，和 LIGO 的三巨頭長時間地采訪交流，真實地還原瞭 50 年引力波探測史。
這本書既是關於 " 引力波 " 最前沿的科普，也是關於科學傢探測故事最生動的還原。
引力波探測本來隻是一個有意思的思想實驗，但引起瞭雷納•韋斯、基普•索恩和羅納德•德雷弗的註意。
為瞭把夢想變成現實，他們組建瞭一支規模達數百人的國際性研究團隊，花費幾十億美元建造瞭兩臺靈敏度非常高的巨型探測器。
在探測過程中，他們一直跟時間賽跑，希望在愛因斯坦提出引力波概念 100 周年紀念日到來之前，能聆聽到來自遙遠太空的 " 引力波藍調 "。
後來的故事，我們都知道瞭，激光幹涉引力波天文臺（LIGO）兩次成功探測到引力波，證實瞭 100 年前愛因斯坦的預言。
似乎總結完這個結局美滿的故事很容易，但科學傢們的真實生活卻並非那麼簡單。在聆聽引力波的過程中，他們不僅面臨等待的孤獨、技術的限制，也不得不面對資金短缺、團隊鬥爭、不被信任和自我懷疑。
然而，正是憑借對未來的信心，對探索宇宙的熱愛，這些科學傢在困境中也從未放棄，他們堅守著並努力著，帶我們完成瞭一場穿越 13 億光年的星際探索之旅。
LIGO 三巨頭合影（從左往右分別是：羅納德•德雷弗、基普•索恩和雷納•韋斯）
在《引力波》一書中，珍娜 · 萊文真實地記錄瞭這一切，未加掩飾。而這本書也是目前關於《引力波》的科普圖書中，最最權威、最一手、最受 LIGO 項目官方認可的 " 引力波 " 讀物。
用作者自己的話來說，這既是一部引力波編年史，又是獻給那些矢志不渝、堅持不懈的實驗人員，以及愚公移山式科學精神的一首贊歌。
就像清華大學信息技術研究院研究員曹軍威說的那樣，你的職業也許跟科學研究相去甚遠，或許你隻是出於好奇偶爾翻開瞭這本書，引力波的字眼你可能隻是在新聞報道裡聽說過。
但我們想說的是這並不是一本介紹引力波天文和物理的高冷科普讀物，實際上它在探討人、自然與科學的關系。它關乎你我。
自然是什麼？人為什麼會來到這個世界？
每個人都有一顆與生俱來的好奇心。找一個寂靜的下午，泡上一杯茶，放松一下你的身心，這是一本值得坐下來好好讀讀的書。
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