【书  名】引力波:2017年诺贝尔物理学奖获奖LIGO团队的故事

【作　者】(美)珍娜·莱文（Janna Levin） 著

【出版者】中信出版集团

【索书号】P142.8/4400

【阅览室】自然阅览室

作者简介

珍娜·莱文（Janna Levin），美国哥伦比亚大学巴纳德学院的物理学和天文学教授，布鲁克林艺术与科学中心“先锋工厂”（Pioneer Works）的科学总监。

她一直致力于黑洞、宇宙的额外维度、时空与引力波的研究，出版过《宇宙溯源》（How the Universe Got Its Spots）、《图灵机狂人梦》（A Madman Dreams of Turing Machines）等著作。2011年3月，她发表了TED演讲《宇宙的声音》（The sound the universe makes）。2012年，她获得古根海姆奖。

内容简介

    十几亿年前，在浩瀚宇宙的某个时空，两个黑洞发生了碰撞。其中一个黑洞的质量是太阳的29倍，另一个是太阳的36倍，它们碰撞后合并成一个大黑洞，质量达到太阳的60倍。黑洞碰撞是宇宙起源以来威力最大的天文事件之一，释放出的能量超过1021个太阳。黑洞合并时，无数能量以引力波的形式，不停地向外传播，在时空中荡起层层涟漪。

    1916年，阿尔伯特·爱因斯坦在一篇关于广义相对论的论文中预言了引力波的存在。2015年9月，引力波经过长达14亿光年的星际旅行来到了地球。

    从伽利略用一架简陋的望远镜观察太阳开始，人类利用400多年来所拍摄的一系列静止的太空照片，汇编成一部讲述宇宙历史的无声电影。然而，所有望远镜都无法记录黑洞碰撞的过程，人类能够捕捉到的线索可能就是时空振荡发出的声音。

    半个世纪之前，一股记录宇宙声音的热潮悄然掀起。为了“在相当于地球周长1000亿倍的距离上测量出比人的头发丝直径还要小的长度变化”，为了给宇宙历史这部无声电影配上一张原声大碟，许多科研人员全身心地投入到引力波探测实验当中。

    2015年9月和2016年2月，激光干涉引力波天文台（LIGO）两次成功探测到引力波，证实了100年前爱因斯坦的预言。

    在《引力波》一书中，作者珍娜·莱文再现了50多年来，LIGO科学合作组织的科研人员在此过程中面临的困难、经受的考验和付出的艰辛。引力波探测本来只是一个有意思的思想实验，但引起了雷纳·韦斯、基普·索恩和罗纳德·德雷弗的注意。为了把梦想变成现实，他们组建了一支规模达数百人的国际性研究团队，建造了两台灵敏度非常高的巨型探测器。他们一直在跟时间赛跑，希望在爱因斯坦提出引力波概念100周年纪念日到来之前，能聆听到来自遥远太空的“引力波蓝调”。

    珍娜·莱文在《引力波》一书中将这个精彩程度不亚于《星际穿越》的故事娓娓道来，以引人入胜的笔触为我们描述了其间的惊奇、失望、成就、风险和人性。

    《引力波》是一部关于引力波的编年史，有情节，有声音，更有温度。

    珍娜·莱文在深入了解引力波项目的基础上，用细腻的笔触描写了项目背后的人文故事，介绍了一群满怀希望、坚毅执着的科研人员。多年来，他们一直奋战在科技前沿，不断改进机器的灵敏度，努力探测阿尔伯特·爱因斯坦于1916年预言的引力波。终于，在爱因斯坦提出引力波概念100周年纪念日到来之前，项目组探测到了引力波。作为一名专业的天体物理学者和黑洞专家，她的写作深入浅出，生动易读。

    ——雷纳·韦斯，麻省理工学院物理学荣休教授

    这部文笔优美的著作引领读者透过“引力波的窗口”了解宇宙探索的奥秘，认知黑洞碰撞与时空弯曲引发的天文现象。作为引力波探索活动的参与者，我发现珍娜·莱文把我们的愿景、奋斗过程，以及在成功道路上克服一切艰难险阻的精神都表现得淋漓尽致。我认为这是一部非常棒的作品。

    ——基普·索恩，著名理论物理学家、《星际穿越》作者

    如果亨特·汤普森（“刚左”之父）挤出时间攻读了物理学博士学位，并且对引力波产生了浓厚兴趣，他就有可能写出这样一本书。当然，这只是假设。珍娜·莱文的这部著作睿智、新颖，道出了引力波科研人员的心声。

    ——艾伦·莱特曼，麻省理工学院物理学教授、《偶然的宇宙》作者

    这部精彩的作品是科学与纪实电影的结合体。珍娜·莱文把我们带进了一个令人陶醉的世界：科研人员绞尽脑汁，试图探测宇宙的声音——引力波。故事的主线是监测……是有史以来最灵敏、最坚决、最执着的监测。作者的观察深入敏锐，文笔热情奔放，对科学探索的描写具有很强的故事性和感染力。

    ——史蒂夫·斯托加茨，康奈尔大学数学教授、《x的奇幻之旅》作者

    引力波探测器LIGO的成就不亚于伽利略四百年前望远镜取得的开创性成就，背后的历程和故事只有一些具备特权的人才能得知，而作者正是这样的一位天文学家，更加难得的是，作者还是一位善于讲故事的人。

    ——李淼，中山大学教授

    直接探测到引力波被我称为2016年最美的科学事件，不出意外今年将获得诺贝尔物理学奖。我也曾经“嘲笑”他们这么多年来能够“自娱自乐”地坚持下来。这本书讲的正是这些传奇故事！

    ——张双南 中国科学院高能物理研究所天文学家

    引力波关乎你我

    你的职业也许跟科学研究相去甚远，或许你只是出于好奇偶尔翻开了这本书，引力波的字眼你可能只是在新闻报道里听说过。但我想说的是这并不是一本介绍引力波天文和物理的高冷科普读物，实际上它在探讨人、自然与科学的关系。它关乎你我。

    发生碰撞的这一对黑洞，一个质量是太阳的29倍，另一个是太阳的36倍。在碰撞之前，两个黑洞相互绕对方运行，此时，两个黑洞之间的距离仅为数百公里，运行速度非常接近于光速。当它们最终碰撞时，最后变成了一个质量是太阳的62倍的黑洞，相当于3倍太阳质量的能量瞬间通过时空以引力波的形式光速辐射出去。而13亿年后，地球上的探测器捕捉到了它们运行的最后4圈，只持续了200毫秒，探测器4公里干涉臂的长度发生了相当于质子直径千分之一的空间变化。这一系列的数字的确让我们领略了自然的神奇，人类从没有如此贴近和聆听自然，无论从大尺度的宇宙黑洞，还是甚至要考虑到量子噪声的探测器的微观变化——引力波给我们展现了一幅前所未有、波澜壮阔、叹为观止的宇宙和自然图景。

    然而你不觉得，人类自身不是更神奇吗？1916年爱因斯坦发表论文预测了引力波的存在，100年后的2016年激光干涉引力波天文台（LIGO）科学合作组织1000多名科学家宣布成功实现了引力波的直接探测。100年来人类探索引力波存在的努力从未间断过，而其中经历的种种更是在这本书里生动的娓娓道来，有合作、奋斗与荣耀，也有争执、猜忌和斗争，有血有肉、历历在目。2004年一个偶然的机会我加入了美国麻省理工学院的LIGO实验室，而在此之前我根本不知道什么是引力波，但从此以后我也从没放弃过对引力波研究的追寻。直到2015年9月14日那个引力波信号到来的时刻，根本没人敢相信那是一个真实的信号，它简单得近乎荒谬，与理论推断得出的引力波没有任何显著不同。人类的理性与自然的神奇在那一刻达成了前所未有的默契，而其中经历的是整整100年的科学探索。LIGO的创始人雷纳说：“最重要的是，我了却了一桩心愿”。我2006年从麻省理工学院回到清华大学信息技术研究院工作，搞引力波研究多少显得有些不务正业，引力波探测希望渺茫，我参与其中却也乐此不疲，想想为什么我也说不太清楚。

    自然是什么？人为什么会来到这个世界？每个人都有一颗与生俱来的好奇心。找一个寂静的下午，泡上一杯茶，放松一下你的身心，这是一本值得坐下来好好读读的书。

    曹军威

    2017年6月于清华园