极客公园微信号：geekpark

　　LIGO

　　与爱因斯坦一样，这一百年来科学家们一直都相信黑洞的存在，可遗憾的是，他们从未得到可被观测的直接证据。

　　事实上，距离银河系数百万个星系的 14 亿光年外，两个黑洞确实发生了碰撞。它们围绕彼此旋转了亿万年，每一圈后都在加速着靠近对方。当它们的旋转速度接近光速、彼此之间的距离也只剩下几百英里之时，时间和空间开始扭曲，两个黑洞在不到一秒钟的时间里瞬间合二为一，并辐射出比全宇宙的恒星总和出还多几百倍的能量。很快，一个新的黑洞形成了，新黑洞中蕴藏的巨大能量也随之逐渐平静下来，时空再次陷入寂静。

　　但是，一丝微弱的能量还是在这场声势浩大的能量爆发中溜了出来。而正是这一丝能量溢出，给了人类证实黑洞存在的机会。

　　2016 年 2 月 11 日，一个被称为「LIGO 科学合作组织」（LIGO Scientific Collaboration）的团队宣布他们探测到了这发生在 14 亿光年以外的两个黑洞碰撞完成后「逃逸」出来的能量，而这一丝能量以一段声波的形式被记录下来。这段短促到稍纵即逝的声波验证了爱因斯坦广义相对论里的最后一项预言——引力波的存在，而引力波的发现，则第一次确凿的验证了黑洞的存在。

　　1915 年，直播，爱因斯坦便预言了引力波的存在。他将其描述为一种时空涟漪，代表着一种全新的宇宙观：时空是相互交织的、动态的，可以伸展、收缩、震动。这是爱因斯坦的理论中被认为最疯狂第一部分，改写了牛顿时期以来盛行 200 余年的时空规则。一旦被证实，人类将进入一个「用全新的手段重新认识宇宙」的时代。

　　在苦苦等待了一百年之后，一群来自「LIGO 科学合作组织」的科学家们终于令这个疯狂的理论得以验证，并昭告天下。

　　「LIGO 科学合作组织」是一个全球性的组织，拥有来自 15 个国家的 950 位科学家成员，宛若一个昼夜不停的巨大实验室。而当初发起这个组织的，是三位来自不同地方的物理学家：加州理工学院的基普·索恩（Kip Thorne）、麻省理工学院的雷纳·维斯（Rainer Weiss）和原在加州理工任职、现退休居住在苏格兰的罗纳德·德雷弗（Ronald Drever）。他们梦想着要验证爱因斯坦那不可思议的预言，并将自己的职业生涯押注其中。

　　LIGO 团队的重要参与者，图片版权：Lexey Swall/纽约时报

　　索恩和维斯最初相识是在 1975 年的一次会议上，索恩那时已经是一位著名的黑洞理论家，但他正在寻找新的领域去征服。他们一拍即合，一夜未眠的讨论如何检验广义相对论、如何才能找到引力波。

　　后来，索恩将来自格拉斯哥大学的天才实验物理学家德雷弗招致麾下，启动了加州理工学院的引力波项目。维斯也在麻省理工学院发起了一个类似的项目。

　　但这个项目的难度极大。根据研究人员的计算，来自外太空的一个典型的引力波对一对反射镜之间空间距离的改变只有十亿兆分之一，几乎察觉不到。维斯回忆说：「当我向国家科学基金会的潜在资助者解释这项实验时，他们都认为我疯了。」

　　几经周折，第一代实验设备——「初代 LIGO」于 2000 年投入使用，并运行了 10 年时间。随后的 5 年里，LIGO 系统又再次进行了重建，设备的灵敏度大大增加。很难想象，40 年前，LIGO 设备仅仅是维斯在学校所设计的一次课堂作业，如今的它，要用来重新认识宇宙了。

　　LIGO 系统共有两个引力波探测器，一个位于华盛顿州的 Hanford，另一个位于路易斯安那州的 Livingston，两者相聚 1900 英里。LIGO 的接收天线是 L 型的，垂直交叉的干涉臂长 2.5 英里，每条干涉臂外部都包裹着钢铁和混凝土，内部则是几英尺宽的真空室，里面有着体积 250 万加仑的真空区。当引力波产生，它会在 LIGO 真空管中发出一种上升音调。

　　引力波的探测是一个漫长的、耗资数十亿美元的项目，维斯和索普也一度陷入深深的焦虑。就连资助他们的美国国家科学基金委也承受着巨大的压力。