物理学家理查德·费曼曾经说过:“从人类历史的角度来看,19世纪最伟大的事件是麦克斯韦电磁理论的发现,与之相比,发生在同一个时代的美国南北战争作为一件地区性的小事不值一提。”在21世纪的第二个十年,人类第一次直接探测到引力波的信号,其意义不亚于麦克斯韦提出电磁理论,作为一个新闻事件被爆炸性地报道和传播之后,它同样也将成为人类文明发展的一个里程碑。
2月11日,在美国首都华盛顿举行的新闻发布会上,显示屏展现出科学家们捕捉到的引力波信号图像
什么是引力波?引力波有什么用处?引力波对我们的生活和未来会有怎样的影响?引力波探测的背后有怎样的故事?中国科学家在引力波探测的过程中扮演了怎样的角色?
引力波探测使人类天文学研究多出了一个极其重要的手段。通过引力波,人类将可以以前所未有的精度绘出银河系的地图,理解在这个拥有上千亿个恒星的星系中黑洞与中子星的分布,理解在星系中央超巨型黑洞的诞生和成长过程,甚至回顾到宇宙起源的瞬间,通过寻找原初引力波,拼凑出大爆炸之后的宇宙成长的细节。
在这场持续了数十年的引力波探测工程中,中国科学家们有着前所未有的参与感。中国的科学家们积极参与到国际合作中,中国的科研机构也开展了自己的引力波探测计划,当引力波探测成为常态,全世界形成一个引力波探测网络,中国科学家和中国的引力波探测项目将会发挥出愈发重要的作用。
在4公里长的悬臂中利用激光反射探测引力波(想象图)
利用引力波探测,人类或许可以绘制出一幅有着各种奇异天体的银河系地图,地图中标记有神秘且危险的黑洞、致密的中子星、耀眼的超新星爆发,或许还有适合人类居住的行星——这如同书写一部现代的《山海经》。面对宇宙,陷入现代病的人类或许可以重新回到文明开始之初的蒙昧状态,更深刻地体验到渺小的意味。对于宇宙的探索,是出自人类婴儿般的好奇的本能,每一个宇宙学新发现都将让人类重新感受到激动和战栗。
夜空中的银河
引力波正在开启的或许正是这样一个时代,它对于人类的想象力以及人类社会、文化的方方面面都将带来深远影响。我们可以设想,未来的某一天,宇宙学知识和现在的地理学知识一样进入中学课堂,成为基础教育的一部分;相对论,宇宙学与《诗经》和莎士比亚一样成为经典文化,成为“博雅教育”必不可少的科目;科学、文学与艺术结合得更加紧密;每一个宇宙学研究的新发现,都带给人类如“忽闻海上有仙山,山在虚无缥缈间”一般在科学和人文领域的双重美感。