黑洞之书

[美] 史蒂文·古布泽 [美] 弗兰斯·比勒陀利乌斯
前言 2015年9月14日,自阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)写下广义相对论方程后几乎过去了100年。两台巨大无比的探测器,一台位于路易斯安那州,另一台位于华盛顿州,正在为探测引力波做最后的准备。突然且出人意料地,探测器记录下了一串独特的啁啾信号。如果把这串信号转化成声音,那么它听起来就像微弱而低沉的捶击声。 5个月后,在对探测器记录下的数据进行了谨慎检查的前提下,LIGO(激光干涉引力波天文台)团队公开宣布了他们的探测结果。那串啁啾信号正是他们希望探测到的引力波,来自一对合并的黑洞。整个物理学界都为之沸腾,就好像我们一直都是红色盲患者,突然在某个时刻眼前豁然开朗,我们生平第一次看到了一枝红玫瑰。 这是一枝多么漂亮的红玫瑰啊!LIGO团队的最佳估计表明,这个微弱的信号是10亿年前两个黑洞的合并产生的,它们中的每一个都约为太阳质量的30倍那么大。在碰撞过程中,有相当于三倍太阳质量的能量被蒸发成了引力辐射。 黑洞和引力波都是爱因斯坦广义相对论预言的结果。广义相对论预测了在黑洞碰撞事件中,LIGO探测器将会看到的引力波类型,2015年9月14日记录下的啁啾信号就非常接近这个预言。引力波的第一次成功探测不仅证明了长久以来的理论猜想,也预示着引力波天文学时代的到来。LIGO探测器实现了几十年来我们梦寐以求的愿望。现在,我们希望能探索这个盛开着惊喜之花的全新引力花园。 科学很难具有数学意义上的确定性,因此我们会问:LIGO团队的解释有多大把握是正确的,即这个微弱的声音来自10亿年前两个黑洞的合并?答案是:非常确定。所有证据都与这个结论相吻合。两台探测器都记录下了这个信号,附近似乎也没有发生什么能解释这个信号的事件。对于此前的探测技术来说这个信号实在太微弱了,但对于现在的设备来说,它已经足够强了。双黑洞在10亿年前合并的假设也未与一般的天体物理学和宇宙学理论发生冲突…