人類首探引力波：這個(gè)爆炸性的大新聞到底說了啥

更重要的是，由于有幾乎不衰減的特性，它能幫我們洞悉整個(gè)宇宙的源頭——不是某段愛情，某種生物，某顆行星或者某個(gè)星系的起源，而是整個(gè)宇宙的起源。引力波的存在一經(jīng)證實(shí)，我們將以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。而一旦尋找到合適的引力波，人們將能夠?yàn)榇蟊ɡ碚摵陀钪媾蛎浝碚撜业接欣淖C據(jù)。

“同時(shí)那也將意味著我的預(yù)言又對(duì)了一個(gè)。”

想象一下在過去的所有時(shí)光，你對(duì)世界的理解都來源于道聽途說，直到有一天，你能睜開雙眼閱讀關(guān)于宇宙的故事。對(duì)人類而言，獲得探測(cè)引力波的能力，就相當(dāng)于睜開了這樣一雙眼睛。

好，想象完畢。我們睜開這雙眼了嗎?

還沒有。

直接探測(cè)引力波

太！難！了！

愛因斯坦預(yù)言引力波存在已經(jīng)是100年前的事了，但直到現(xiàn)在，科學(xué)家們搜集到的引力波存在的證據(jù)依然只是間接的。畢竟，直接探測(cè)引力波太難了——將剛剛用身高打的比方換成技術(shù)要求，這意味著引力波探測(cè)器要能夠檢測(cè)到約10^-21量級(jí)的長(zhǎng)度變化。

這，能辦到嗎?

能倒是能。

20世紀(jì)90年代，麻省理工學(xué)院的萊納·魏斯（Rainer Weiss）想到了一個(gè)絕妙的點(diǎn)子：用激光的干涉來測(cè)量引力波。

簡(jiǎn)單來說，一束激光在經(jīng)過一個(gè)半透鏡后朝向兩個(gè)互相垂直的方向前進(jìn)，各自撞上一面反射鏡，反射回來重新匯聚。理論上，只要反射鏡與半透鏡的距離精確一致，匯聚后的激光能夠由于干涉而相互抵消。而一旦引力波經(jīng)過，激光走過的距離被改變，干涉現(xiàn)象也會(huì)因此發(fā)生變化，從而被觀測(cè)到。

這個(gè)點(diǎn)子后來受到了加州理工的著名引力學(xué)家基普·索恩（Kip S. Thorne）的關(guān)注（對(duì)，這老人家就是《星際穿越》的科學(xué)顧問兼制片人）。他發(fā)現(xiàn)在魏斯的方法上加些合理的改進(jìn)，可能行得通。

于是，加州理工和麻省理工開展合作，主導(dǎo)了兩個(gè)激光干涉引力波觀測(cè)臺(tái)（LIGO）的建設(shè)。LIGO呈現(xiàn)巨大的L形，每一邊都有4千米長(zhǎng)。

▲位于華盛頓州漢福德的一臺(tái)LIGO。另一臺(tái)LIGO在美國(guó)路易斯安那州的列文斯頓。圖片來源：i2u2.org

正常情況下，LIGO發(fā)出的激光相互抵消，探測(cè)器將接收不到光信號(hào);但如果引力波經(jīng)過，情況就有所區(qū)別了：