宇宙引力波真实存在吗（改变我们看待宇宙方式的引力波）
100多年前，爱因斯坦在广义相对论中提出了“引力波”的观念。从此，在长达半个世纪的求索中，“怎样探测黑洞发来的信息”与“谁能率先捕捉引力波”成为引力波物理学界竞技的偏向。
2015年9月，来自LIGO的“风趣征象”表现，人类终于捕获到了引力波。在短短几年之内,引力波天文学就改变了我们对宇宙的观点,证实了我们对这些稀疏理论的领略。
深入引力波社群40余年的科学社会学家哈里·科林斯对这段过往举办了及时记录，报告了这项迷人的成绩降生的故事。富厚的一手资料让这个故事严谨又立体，而幕后逸事则揭示了科学家们的情面味，虽然，他也透露了科学界与媒体试图潜匿的黑幕。
回首这段长达半世纪的引力波探测汗青，大概越发有助于我们领略本日那些冲感民气的发明，出格是来自今朝最先辈的引力波研究装备引力波探测器LIGO和Virgo的动静。在它们的辅佐下，科学家找到了许多宇宙中神奇的天然征象。好比在2017年8月17日，LIGO和 Virgo的相助，初次探测到来自一对归并中子星的引力波，引力波信号陪伴着一系列由电磁望远镜识此外对应物，这显然为研究宇宙膨胀史提供了奇异的新途径。
就在上个月，一份由美国物理学家颁发于预印本网站arXiv的论文中暗示，当一个黑洞螺旋进入虫洞时，会在时空中发生一种稀疏的荡漾，而LIGO和Virgo引力波探测器也许会捕获到这种时空荡漾。固然今朝还没有任何证据证明虫洞的存在，但LIGO和Virgo引力波探测器的示意意味着，假如虫洞真的存在，研究职员很有也许通过引力波探测到它。
以下内容节选自哈里·科林斯所著的《引力之吻》，已得到出书社授权刊发。
《引力之吻》，[英]哈里·科林斯著，青年天文西席连线译，后浪丨北京连系出书公司2020年7月版。
原文作者丨[英]哈里·科林斯
摘编丨安也
操作地基探测器捕获，
使引力波探测成为也许
20 世纪 50 年月末，约瑟夫·韦伯（Joseph Weber）开始实行操作地基探测器捕获引力波。20 世纪 60 年月末到 70 年月初时代，通过重 1 吨以上的圆柱形铝棒的振动，韦伯颁发了本身在引力波探测方面的成就。
韦伯的共振棒（resonant bar）坐落于他的母校马里兰大学（University of Maryland），另一台探测器被安排于芝加哥。如果引力波袭来，它就会在两台相距遥遥的探测器上同时留下陈迹。因为仪器时候在振动，韦伯回收了一个秘诀，即比拟两台探测器及时输出数据的切合（coincidence，指“同时”）次数和对个中一台的数据举办时刻平移后的切合次数，这样一来，源沟通的信号就无法形成一个切合了。
这个要领相沿至今，使引力波探测成为也许。但题目是，我们无法关掉引力波源，因此我们无法让探测器在须要时屏障真实信号，以减小引力波对装备的影响。这种开 / 关机状态对付风雅视察尝试异常重要：当“开机”“关机”状态间存在差别时，我们知道开机时代也许会看到令人感乐趣的征象。然而，假如将两台探测器的信号记录下来，并对数据举办时刻平移，那么任何“同时”效应都不行能来自统一个源，因此这种操纵等效于将仪器“关机”了；假如比拟及时输出数据，看到的同时信号就是来自“开机”模式。这就发生了我们想要的比拟！
韦伯的研究功效卓越，引得同规模的其他研究小组纷纷效仿，不外长话短说，他们都未探测到引力波。究竟虽然比寥寥几句论述伟大得多，不止一个小组对可疑信号半信半疑。韦伯则声称，假如其他人用“半个杯子是满的”而非“半个杯子是空的”的心态来看的话，他们的发明就会与本身的研究成就相相符。
共振棒和低温棒，
代表了格斗在科研前沿的乐观精力
假如不相识之前半个世纪的是长短非，你大概很难清晰地领略最近产生的统统。1975 年阁下，只有少少数人还相信韦伯的研究功效。然而，韦伯提倡的是一个 10 亿美元级此外国际性大项目，引力波规模的大部门科学家都将韦伯视为先驱。假如没有他那看似猖獗的探测引力波的实行，今时今天大概就没有引力波科学这个学科门类了。称之“猖獗”是由于，按照由韦伯发现的关于过问干与仪迅速度与引力波能量的尺度计较要领，他基础不行能探测到任何信号。
然而，韦伯仍旧抉择着手尝试，实行探测。美国国度科学基金会（National Science Foundation）为该项目赞助了数万美元。固然信号云云弱，且尝试从计划上来说也险些不行能获得探测功效，但很也许，若韦伯未失足并使物理学界蒙羞（如很多物理学家以为的那样），地基引力波探测就无法迎来起飞。韦伯的所为欺凌着偕行们找到须要的资源，迫使他们“心甘甘心”地踏上探求引力波的漫漫征路。
个中要害的一步是，纵然全部证据都表白韦伯不行能探测到信号，他仍旧声称本身捕获到了引力波的踪迹，并且早在 20 世纪 70 年月初，他就言之凿凿。2000 年韦伯逝世，直到离世，他始终坚信本身曾看到引力波。
之后，人们制造了低温棒（cryogenic bar），其与韦伯的装备相同，但可冷却到液氦的温度，乃至更低。美国（路易斯安那州立大学，Louisiana State University）与意大利（罗马和帕多瓦）是该规模的佼佼者，另外，澳大利亚的珀斯正试着行使过问干与仪。从理论上来说（尽量韦伯经常对此质疑），低温棒远比室温下的共振棒迅速。韦伯也曾启动一个低温棒项目，可是并未完成。一个来自意大利的团队不止一次地颁发成就，表白他们用低温棒探测到了引力波，但他们的主张没有站稳脚跟。
与此同时，通过赖纳·魏斯（Rainer Weiss，又译为雷纳·韦斯）于 20 世纪 70 年月早期对可行性细节的计较，本钱更为奋发的过问干与仪项目逐渐变得瞩目。随后，一些小型过问干与仪项目得到扶助，到 1992 年，美国的大型过问干与仪项目终于动工，宣告了共振棒期间的落幕。若想相识这场苦涩战争的细节，可参阅《引力之影》。
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