本文關(guān)鍵詞：宇宙之書——從托勒密、愛因斯坦到多重宇宙，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《宇宙之書——從托勒密、愛因斯坦到多重宇宙》撥開引力波的百年迷霧（（英）約翰·D.巴羅 著 李劍龍 譯 人民郵電出版社 2013年4月 定價(jià)：39.00元）

（神秘的地球報(bào)道）據(jù)南方日報(bào)（林文俏）：猴年伊始，世界最具爆炸性的科學(xué)新聞無疑是美國科學(xué)家2月11日宣布第一次直接探測到引力波的存在。引力波是愛因斯坦廣義相對論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”，它被直接探測到是現(xiàn)代物理學(xué)新的里程碑。由于引力波的探測十分困難，百年來，對引力波是否存在充滿爭議，甚至連其預(yù)言者愛因斯坦對其是否存在也曾動搖過。

宇宙自古以來就激發(fā)著人類無盡的好奇和想象。唐詩宋詞，留下多少星空佳句？明清小說，講述了一個(gè)個(gè)星空神話故事。愛丁頓、霍伊爾、霍金，英國有許多一流的宇宙學(xué)家。他們中很多人都非常喜愛且擅長撰寫科普作品。劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)與理論物理學(xué)系教授約翰·D.巴羅的科普名著《宇宙之書——從托勒密、愛因斯坦到多重宇宙》，帶領(lǐng)我們追蹤現(xiàn)代天文學(xué)的前沿進(jìn)展，縱覽“奇異得超乎我們想象”的宇宙。這是一部宇宙學(xué)發(fā)展史，訴說了從亞里士多德、托勒密、哥白尼到愛因斯坦，從古至今，人們對于我們所在宇宙的無盡探索。這是對宇宙學(xué)現(xiàn)代理論的全面介紹，梳理了人們從愛因斯坦場方程中得到的種種奇異的宇宙現(xiàn)象，撥開引力波的百年迷霧。

引力主導(dǎo)了天，讓宇宙星系有序地形成和演化；主導(dǎo)了地，讓我們生活的地球分成了各個(gè)圈層。17世紀(jì)末牛頓從下落的蘋果，提出“萬有引力”概念——物體質(zhì)量的存在導(dǎo)致了引力。兩百多年里它被認(rèn)為是絕對真理。1915年愛因斯坦提出廣義相對論，革新了牛頓的經(jīng)典引力觀，提出了引力的本質(zhì)是“時(shí)空的彎曲”。1916年愛因斯坦預(yù)言引力的作用以波動的形式傳播。如同石頭丟進(jìn)水里產(chǎn)生的波紋一樣，引力波被視為宇宙中的“時(shí)空漣漪”。從預(yù)言到探測，物理學(xué)家等待引力波的到來已有一百年之久，為什么引力波這么難得一見？自然界中存在四種作用力：萬有引力、電磁力、將質(zhì)子和中子結(jié)合在一起的強(qiáng)力、使中子衰變?yōu)橘|(zhì)子的弱力。相比較其他的4種力，宇宙引力是最弱的。地球圍繞太陽以每秒30千米的速度前進(jìn)，發(fā)出的引力波功率僅為200瓦，還不如家用電飯煲功率大。宇宙中大質(zhì)量天體的加速、碰撞和合并等事件才可以形成強(qiáng)大的引力波，但能產(chǎn)生這種較強(qiáng)引力波的波源距離地球都十分遙遠(yuǎn)，傳播到地球時(shí)變得非常微弱。百年來，科學(xué)家們對引力波的探測未曾停歇，，但舉步維艱。上世紀(jì)70年代，美國科學(xué)家在觀測雙星系統(tǒng)的過程中，發(fā)現(xiàn)引力波存在的間接證據(jù)，并因此獲得1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。100年來不斷有實(shí)驗(yàn)聲稱直接探測到了引力波，但后來都被證明是烏龍。20世紀(jì)90年代起，大型激光干涉儀引力波探測器開始在全球范圍內(nèi)興建，真正拉開了引力波探測黃金時(shí)代的序幕。

由于引力波的探測十分困難，百年來，對引力波是否存在充滿爭議，甚至連愛因斯坦也曾動搖過。愛因斯坦當(dāng)年曾揚(yáng)言人類永不可能發(fā)現(xiàn)引力波。愛因斯坦之后的宇宙研究再也不是觀察星空的研究，而是計(jì)算公式的研究。奇妙的宇宙綻放在公式里，或膨脹或扭曲或分裂。1932年，愛因斯坦離開了歐洲，去了新澤西州新建成的普林斯頓高等研究院。路上他在牛津大學(xué)做了短暫的停留，并在基督教堂學(xué)院做了個(gè)研究報(bào)告。他重新開始考慮求解他的方程組。1935年，他得到了一個(gè)年輕的研究助理納森·羅森的幫助，幫他進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。1936年，愛因斯坦和羅森發(fā)現(xiàn)了愛因斯坦方程組的一類新的解。它描述了一個(gè)膨脹的圓柱狀宇宙。這種形狀簡化了紛繁復(fù)雜的愛因斯坦方程組，使人們得以找到一個(gè)精確解。這種圓柱狀宇宙有一個(gè)令人驚詫的新特點(diǎn)，這是以前從愛因斯坦方程組找到的其他宇宙模型中從來沒有過的。這種圓柱狀宇宙的空間中傳播著一種波，所到之處的空間紛紛掀起漣漪。就像一筒卷紙松開的時(shí)候向外一層層地脫去。這是愛因斯坦第一次對他1916年預(yù)言的引力波提出具體波形（柱狀波）想法。這種引力波的想法引起了一些爭議。有些人認(rèn)為這只不過是在“紙上談波”，它們并不對應(yīng)宇宙空間中任何真實(shí)存在的波的起伏。有些人則認(rèn)為這是真實(shí)存在的波。在爭議中，愛因斯坦和羅森也曾懷疑這種柱狀波并非“真實(shí)存在”，它只不過是他們選擇的坐標(biāo)系的“人造產(chǎn)物”。1936年夏初，他們向美國的頂級物理學(xué)期刊《物理評論》寄出了自己的論文。文中聲稱，他們的新宇宙學(xué)模型中的引力波并非真實(shí)存在。7月23日，對廣義相對論技術(shù)細(xì)節(jié)了如指掌的美國科學(xué)家霍華德·羅伯特遜的審稿意見寄給了愛因斯坦，他明確地認(rèn)為，這個(gè)宇宙模型中的柱狀引力波是真實(shí)存在的，并要求作者考慮他的這個(gè)意見。過了幾個(gè)月，愛因斯坦仍然相信自己的新宇宙模型不包含真實(shí)的引力波。后來，一切都改變了，因?yàn)閻垡蛩固古c羅伯特遜交上了朋友。愛因斯坦放棄了懷疑，修改了自己的論文。

廣東是中國引力波研究中心。中國本土重大引力波探測工程中山大學(xué)“天琴計(jì)劃”已經(jīng)于2015年7月份正式啟動。

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