來自newyorker

　　作者：NICOLA TWILLEY

　　機(jī)器之心編譯出品

　　編譯：趙巍

　　引言：備受矚目的引力波發(fā)現(xiàn)研究已經(jīng)在國內(nèi)各大媒體得到了廣泛的報(bào)道，但這個涉及到科學(xué)技術(shù)、歷史、科學(xué)家、甚至謬誤與運(yùn)氣的豐富故事，以及里面的戲劇性細(xì)節(jié)，這次還是第一次和大家見面。來，和我們一起，聽一聽這個有趣的故事的完整版。

　　100年前，愛因斯坦預(yù)言了在時間空間中傳播的漣漪－引力波

　　1

　　十幾億年前，距離這里有數(shù)百萬個河外星系之外，兩個黑洞發(fā)生了碰撞。它們彼此圍繞旋轉(zhuǎn)了億萬年，好像是求愛的舞蹈，每一圈后都在加速，呼嘯著靠近對方。到了它們間距只有幾百英里的時候，它們幾乎以光速旋轉(zhuǎn)，釋放出強(qiáng)大的引力能量。時間和空間被扭曲，像是壺里面煮沸的水一樣。在不到一秒鐘的分毫瞬間里，兩個黑洞終于合并為一，它們輻射出比全宇宙的恒星輻射出還多幾百倍的能量。它們生成了一個新的黑洞，質(zhì)量約62個我們的太陽一般，面積幾乎和緬因州一樣。在它（新黑洞）平靜下來的過程中，逐漸形成一個扁平的球狀，最后的幾縷顫抖的能量逃離出去。然后時間和空間再次寂靜了。

　　黑洞碰撞產(chǎn)生的引力波向四周傳播，旅途中隨著距離衰減。在地球上，恐龍崛起，演化，消亡。引力波繼續(xù)前進(jìn)，大概五萬年前，引力波到達(dá)了我們的銀河系，正當(dāng)智人開始取代其近親尼安德特人開始成為地球上最主要的人猿。100年前，愛因斯坦，靈長類物種中進(jìn)化的最先進(jìn)的人類的一員，預(yù)言了引力波的存在，激發(fā)了數(shù)十年的猜測和無果的尋找。20年前，一個巨大的探測器開始建設(shè)：the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO)。終于，在2015年的9月14號，在中午11點(diǎn)（中歐時間）前，引力波到達(dá)了地球。Marco Drago，一位32歲的意大利籍博士后學(xué)生，全球LIGO科學(xué)合作組織的成員，成為第一個注意到它們的人。Marco當(dāng)時坐在位于德國Hannover阿爾伯特 愛因斯坦研究所他自己的電腦前，遠(yuǎn)程觀看LIGO的數(shù)據(jù)。引力波出現(xiàn)在他的屏幕上，就像一個被壓縮了的曲線，不過LIGO裝置著全宇宙最精致的耳朵，可以聽到千億分之一英尺的振動，應(yīng)該仿佛聽到了被天文學(xué)家稱為「蛐蛐叫」的聲音 —— 一聲微弱的由低到高的呼叫。一年之后，在華府的新聞發(fā)布會上，LIGO團(tuán)隊(duì)正式宣布那個信號即為歷史上第一個直接觀測到的引力波。

　　當(dāng)Drago看到信號時，他驚呆了?！府?dāng)時很難決定該做什么，」他后來告訴我。他通知了一個同事，同事冷靜的通知了位于Livingston，路易斯安那州的LIGO控制中心。消息開始在上千個參與這個項(xiàng)目的科學(xué)家中傳播開來。在加州，David Reitze，LIGO實(shí)驗(yàn)室的執(zhí)行總監(jiān)，剛送走了女兒去學(xué)校，來到了他的加州理工辦公室，馬上就被各種消息淹沒了?！肝也挥浀卯?dāng)時具體說了什么了，」他告訴我說?！复笾碌姆磻?yīng)是，『天哪，這是個什么東西？』」。Vicky Kalogera，西北大學(xué)的物理與天文學(xué)教授，當(dāng)時開了一天的會，直到晚餐時才聽到消息?！肝依瞎埼野巡妥啦贾煤茫顾f，「可是我完全不理他，只顧著瀏覽一大堆古怪的電子郵件并自問，到底發(fā)生了什么事？」Rainer Weiss，已經(jīng)83歲高齡物理學(xué)家，是早在1972年LIGO項(xiàng)目的最初提出者，當(dāng)時正在緬因州度假。他登陸到系統(tǒng)上，看到了信號，然后大叫道：「我的上帝啊！」音量如此之大，驚得他的妻子和成年兒子跑過來看他。

　　合作研究人員立即開始了非常細(xì)致繁重的兩遍，三遍，四遍的數(shù)據(jù)確認(rèn)?！肝覀冋f我們做了約質(zhì)子直徑千分之一大小的尺度的測量，向我們講述著兩個黑洞在10億年前的合并，」Reitze說道?！高@可是一個非同尋常的宣布，需要非同尋常的證據(jù)支撐?！古c此同時，LIGO科學(xué)家們被要求宣誓保守秘密。隨著這一發(fā)現(xiàn)的傳言散布開來，從9月份末持續(xù)到最近一個星期，媒體的激動進(jìn)入了尖峰狀態(tài)；也開始有關(guān)于諾貝爾獎的議論。不過所有的合作者給外界任何詢問這件事的任何人一個統(tǒng)一的簡單的答復(fù)——他們?nèi)匀辉诜治鰯?shù)據(jù)，還沒到發(fā)表結(jié)果的時候。Kalogera甚至連自己的丈夫都沒告訴。

　　2

　　LIGO由兩個設(shè)施組成，相隔1900英里——大約坐飛機(jī)需要3個半小時，不過對于引力波只需要萬分之一秒就能到達(dá)。位于路易斯安那的探測器，位于Baton Rouge東部的濕地，周圍環(huán)繞著商業(yè)松樹林；另一個位于華盛頓州的探測器，在全美核廢料數(shù)量最多的核設(shè)施的西南部，位于沙漠灌木蒿，風(fēng)滾草，和廢棄的核反應(yīng)堆之間。在每一處設(shè)施，都有兩個12英尺高的互成直角的混凝土管道伸向遠(yuǎn)方，從高空看上去像是木工的矩一樣。管道是如此之長，將近2.5英里，他們需要在尾端從地面升起近1碼，來確保管道自身的直線性，與地球表面自身的彎曲分離。

　　LIGO是更廣泛的找尋愛因斯坦廣義相對論難以測量的效應(yīng)的工作的一部分。這一理論，簡單的說，聲稱時間和空間會在質(zhì)量面前被彎曲，時空彎曲的效應(yīng)就是我們?nèi)粘８惺艿囊?。?dāng)兩個黑洞彼此圍繞，它們把周圍的時空伸展和壓縮，就像孩子們在蹦床上跑來跑去，生成可以傳播到周邊的振動；這些振動就是引力波。引力波經(jīng)常路過我們身邊，來自宇宙中各種源頭，但是引力是比所有其他基本自然作用中更微弱的——電磁作用，比方說，也就是束縛原子的作用——以致于我們幾乎從來感覺不到它們。愛因斯坦曾認(rèn)為引力波可能永遠(yuǎn)都不會被探測到。他甚至兩次宣布引力波不存在，然后一次再一次的修正他自己的預(yù)測。當(dāng)時一個懷疑者曾經(jīng)評論說引力波好像是靠著「思維的速度在傳遞」。

　　從理論提出開始，過了50年才有人開始建造可以檢測引力波的設(shè)備。第一個嘗試這么做的人是一位馬里蘭大學(xué)的工程學(xué)教授，名叫Joe Weber。他把自己的設(shè)備命名為「諧振條天線」。Weber相信鋁制的圓柱體可以被當(dāng)作鈴鐺，放大微弱的引力波。當(dāng)引力波撞到圓柱體，圓柱體會輕微的振動，圓珠周圍的傳感器會把這種振動轉(zhuǎn)化為電信號。為了確保他測量到的不是周圍經(jīng)過的卡車或者輕微地震的振動，Weber發(fā)明了一些保護(hù)措施：他將他的條懸置在真空中，他使用了兩個諧振條，位于不同的地點(diǎn)，一個在馬里蘭大學(xué)的校園，另一個在芝加哥附近的Argonne國家實(shí)驗(yàn)室。如果兩個諧振條在微小時間間隔中產(chǎn)生同樣的振動，他認(rèn)為就是可能是引力波造成的。

　　1969年6月份，Weber 宣布了他的諧振條記錄了引力波事件。物理學(xué)家和媒體都很激動，《紐約時報(bào)》這樣報(bào)道：「人類對宇宙的觀測又一新篇章被翻開了?！购芸?，Weber 開始報(bào)道每日都有信號記錄。 不過其他的實(shí)驗(yàn)室都沒有產(chǎn)生與他的結(jié)果類似的觀察，對他的懷疑開始擴(kuò)散。到了1974年，很多人都下結(jié)論Weber的結(jié)果有錯誤。（Weber持續(xù)宣稱有新的探測結(jié)果，直到他2000年去世為止。）

　　Weber的故事塑造了他開擴(kuò)的領(lǐng)域的形象，產(chǎn)生了一個有毒害的印象，即引力波的尋找者們，后來引用Weiss 的話，都是「說謊者，沒有謹(jǐn)慎態(tài)度，甚至天知道還有什么惡習(xí)」。這個印象在2014年還得到一次強(qiáng)化，當(dāng)在南極附近的BICEP2望遠(yuǎn)鏡上發(fā)現(xiàn)了好像是大爆炸遺留的引力輻射；雖然信號是探測到一個，但是后來發(fā)現(xiàn)原來是宇宙塵埃，不是引力波。Weber身后也留下一批無法復(fù)制Weber生成的結(jié)果的研究人員。Weiss，因?yàn)樵谧约旱牡穆槭±砉け究普n程中被無法解釋W(xué)eber 的工作煩惱，開始設(shè)計(jì)后來的LIGO的原型思想。「我不能理解Weber想干什么，」他在后來的2000年加州理工編輯的口頭歷史中回顧到，「我不認(rèn)為那個想法是正確的。于是我自己開始去找答案?！?/p>

　　3

　　在尋找引力波的過程中，「很多的工作是在電話中完成的」，F(xiàn)red Raab，LIGO的華盛頓州設(shè)施的負(fù)責(zé)人告訴我。每個星期都有討論數(shù)據(jù)的例會，每兩個星期都有討論兩個探測器協(xié)調(diào)工作的例會，會有來自澳大利亞，印度，德國，英國還有其它地區(qū)的合作者參與?！巩?dāng)這些人在午夜從夢中醒來，他們通常是在夢著有關(guān)探測器的事，」Raab說道?！高@反映著他們和這項(xiàng)工作有多親密，」他解釋說，這樣才能把這些非常復(fù)雜的由Weiss最初構(gòu)思出來的設(shè)備運(yùn)行好。

　　Weiss的探測方法和Weber有著極大的不同。他最初洞見是需要把探測系統(tǒng)做成L型。想象兩個人躺在地上，他們的頭挨著，身體形成90度角。當(dāng)引力波通過他們時，其中一個人會被拉長，另一個人會被縮短；下一時刻，想法的情況會發(fā)生。當(dāng)引力波朝著一個方向拉伸時空，一定會在另一方向壓縮時空。Weiss的設(shè)備會丈量這兩個波動的長度，在非常大的尺度上來測量，使用數(shù)英里長的鋼管道。「我不會就在我的桌子上檢測到任何東西?！筗eiss 說道。

　　為了達(dá)到必要的測量精度，Weiss建議使用光來作為尺子。他設(shè)想在L形狀的拐彎處放置激光源。激光源會向兩個管子的尾部發(fā)射兩束激光，在各自尾部會放置一個鏡子來反射激光。光在真空中的速度是常數(shù)，所以當(dāng)兩個管子都去除了空氣和其他粒子后光束應(yīng)該同時在拐彎處重逢，除非引力波通過這個結(jié)構(gòu)。在這種情況下，光源和鏡子間的距離會有小的變化。既然一束光現(xiàn)在會旅行比它孿生伙伴更短的距離，它們不再會在相位上保持一致，差距越大，表明引力波越強(qiáng)。這種設(shè)備需要比任何以往的物理設(shè)備敏感幾千倍，還需要細(xì)微的調(diào)試來提取一個不斷變?nèi)醯奈⑿⌒盘?，在地球上充滿無處不在噪音的大背景下做這件事。

　　Weiss在1972年春天把他的設(shè)計(jì)寫了出來，作為他的實(shí)驗(yàn)室的季度報(bào)告。這篇文章從未在科學(xué)期刊發(fā)表——畢竟這只是個設(shè)想，不是實(shí)際的實(shí)驗(yàn)——但是據(jù)Kip Thorne，參與過《星際穿越》電影創(chuàng)作的著名的加州理工退休物理教授，這篇文章「是歷史上最優(yōu)秀的一片論文」。Thorne記得是后來才看到Weiss這篇文章，「如果我早早讀這篇文章，我不會完全理解它?！构?，Thorne的1973年初版里程碑式的關(guān)于引力的教材中，他還在學(xué)生練習(xí)中請學(xué)生證明通過激光驗(yàn)證引力波存在性的不現(xiàn)實(shí)性，「不過我很快就改變了自己的看法。」他后來告訴我。

　　Thorne 的態(tài)度改變發(fā)生在1975年，在華府的一間酒店房間里。Weiss邀請他來與一組NASA科學(xué)家對話。那個會議的前夜，兩個人一起討論，「我不記得當(dāng)時怎么發(fā)生的，但是我們分享了一個酒店套房，」Weiss說。他們坐在一個小桌子邊，在草紙上寫滿了圖形和方程。Thorne，在摩門教家庭長大，喝著Dr Pepper；Weiss則抽著煙斗，「這個世界上沒有多少人可以像我們兩個這樣交流，因?yàn)槲覀兌荚谶@個問題上思考了很多年，」 Weiss回憶道。當(dāng)Thorne 回到他的臥室時，天已經(jīng)開始發(fā)亮了。

　　在麻省理工，Weiss 已經(jīng)開始組裝一個小的原型，每個探測臂有五尺長。但是他在從系里的管理者那里爭取資助上遇到了困難，因?yàn)樵S多他的同事還對這個設(shè)想持有懷疑。其中一個懷疑者，一個著名的天地物理學(xué)家和相對論專家， Phillip Morrison，持有非常堅(jiān)定的意見認(rèn)為黑洞不存在——這一看法當(dāng)時有很多同時代的人都持有，因?yàn)橹С趾诙吹臄?shù)據(jù)太少了。既然黑洞是理論上僅有的少數(shù)可以產(chǎn)生可觀測到的引力波的源頭，Morrison 認(rèn)為Weiss 的設(shè)備沒有可以發(fā)現(xiàn)的東西。Thorne 在加州理工進(jìn)展更順利些：到了1981年，在加州理工已經(jīng)開始建造一個探測臂有130英尺長的原型。一個蘇格蘭后裔物理學(xué)家Ronald Drever負(fù)責(zé)原型的建造，并在建造過程中不斷改進(jìn)Weiss 的設(shè)計(jì)。

　　1990年，經(jīng)過了多年的研究，報(bào)告，講演，委員會會議。Weiss，Thorne還有Drever說服了NSF（國家自然科學(xué)基金）來資助LIGO的建設(shè)。這個項(xiàng)目將要花費(fèi)2.72億美元，比任何NSF之前和以后支持的實(shí)驗(yàn)都多?！高@導(dǎo)致了一場激烈爭斗，」Weiss 說?！柑煳膶W(xué)家非常反對這個項(xiàng)目，因?yàn)樗麄冇X得這是有史以來最大的金錢浪費(fèi)?！乖S多科學(xué)家都擔(dān)心LIGO會吸走別的研究的經(jīng)費(fèi)。Rich Issacson，當(dāng)時一個NSF的項(xiàng)目官員，起到了關(guān)鍵作用，幫助項(xiàng)目啟動?！杆蚇SF一直支持我們，為此冒了很大的風(fēng)險(xiǎn)?！筗eiss回憶道。

　　「這個東西根本就不合適被建造，」Issacson后來回憶道?！府?dāng)時只有幾個頭腦發(fā)熱的人到處游說，在沒有任何信號發(fā)現(xiàn)的前提下，討論把真空技術(shù)，激光技術(shù)，材料科學(xué)技術(shù)，地震隔離技術(shù)還有反饋系統(tǒng)推倒幾個數(shù)量級高于當(dāng)時技術(shù)的水平，甚至需要使用還沒有被發(fā)明出來的材料?！沟荌ssacson的博士論文就是關(guān)于引力輻射，他堅(jiān)信LIGO的理論基礎(chǔ)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹！杆晕移鋵?shí)是引力波領(lǐng)域在NSF安插的內(nèi)線?！顾_玩笑說。

　　在他們的項(xiàng)目申請中，LIGO團(tuán)隊(duì)警告說他們最初的設(shè)計(jì)可能什么都探測不到。不過，他們爭辯說，只有通過建造一個不完美的探測器才能學(xué)習(xí)理解如何建造一個更好的探測器?！赣凶銐虻睦碛上嘈胚@個計(jì)劃不會探測到結(jié)果，」Issacson說。他說服了NSF就算第一階段檢測不到信號，在這構(gòu)成中帶來的測量精度的進(jìn)步也值得投資。在1994年，探測器建設(shè)正式破土動工。

　　4

　　經(jīng)過兩年，終于造出了歷史上最敏感的設(shè)備，而且對除了引力波外的任何其他東西都不敏感。光抽真空就需要40天。結(jié)果是造出了地球上最純凈的真空環(huán)境，只有大氣海平面濃度的萬億分之一。不過，有些干涉幾乎超出了想象力——本地陸地上的風(fēng)聲，或者臨海的海風(fēng)；供電系統(tǒng)的波動帶來的激光純度的波動；甚至鏡子中原子的不穩(wěn)定；遙遠(yuǎn)的雷電。所有這些都會被誤認(rèn)為是引力波，每一個干涉都需要被排除和控制住。拿一個LIGO子系統(tǒng)做例子，它可以應(yīng)對微小的地質(zhì)抖動，啟動減震功能，用相反的力作用在反射鏡上來抵消，保持鏡子的穩(wěn)定；再舉個例子，另一個系統(tǒng)會檢測所有有干擾的聲音，包括經(jīng)過的汽車，飛機(jī)，甚至野外的狼嚎。

　　「這里還有上萬個小的細(xì)節(jié)需要考慮，我真的指上萬個，」Weiss 說道?！该恳粋€細(xì)節(jié)都要被完善來確保沒有任何的東西會干擾信號?！巩?dāng)他的同事們調(diào)試系統(tǒng)的內(nèi)部組件時，他們需要搭建可移動的消毒室，清潔他們的工具，穿上被他們稱為「兔子裝」的全身工作服——來防止皮膚上的細(xì)胞或者粉塵粒子落到精密的光學(xué)設(shè)備上。

　　第一個迭代的探測器在2001年上線。下面的九年中，科學(xué)家們測量并改進(jìn)設(shè)備的性能，完善他們的數(shù)據(jù)分析算法。同時，他們使用在加州理工和德國的原型來開發(fā)更好的反光鏡，激光，地震隔離技術(shù)。2010年，探測器下線，開始了為期5年，耗資2億美元的升級。系統(tǒng)目前隔離如此的好以至于一個部門經(jīng)理在控制室隔壁發(fā)動了他的哈雷摩托，引力波頻道的科學(xué)家在自己的屏幕上什么都不會看到。探測系統(tǒng)的第二次迭代，高級LIGO系統(tǒng)，可以最終探測比上一代大一千倍的空間區(qū)域。

　　一些最困難的工作發(fā)生在鏡子上。根據(jù)Reitze，這些是世界上最好的鏡子，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何的同類。每一面鏡子都有一尺寬，重90磅，被磨成精度到一億分之一英尺的完美的球面鏡。（一面鏡子的造價(jià)約100萬美元。）開始時，鏡子們被懸在一圈鋼線上。升級后，它們被連接在一個鐘擺系統(tǒng)上，來隔離地質(zhì)抖動的影響。連接它們的是溶化硅纖維——基本成分就是玻璃——足夠強(qiáng)壯來承受鏡子的重量，但是很容易破碎?！肝覀兂鲞^一次事故，一個螺絲刀掉下來，刮到了硅纖維，結(jié)果整個鏡子都掉了下來?！笰namaria Effler，一個過去在那里工作過的運(yùn)轉(zhuǎn)專業(yè)技術(shù)人員告訴我。纖維的優(yōu)點(diǎn)是它的純度，根據(jù)格拉斯哥大學(xué)的Jim Hough，「當(dāng)你彈一下威士忌杯子，它會發(fā)出漂亮的振動聲；溶化的硅比威士忌杯子還好，更像是撥動小提琴的琴弦」音符是如此的薄可以用LIGO的信號處理軟件把它過濾掉，又一個干擾排除了。

　　技術(shù)人員在檢查LIGO的光學(xué)器件

　　LIGO的光學(xué)設(shè)備裝在四部分的擺錘上，以避免振動。

　　機(jī)器正在加熱和拉伸支持LIGO鏡子的硅纖維。

　　技術(shù)人員在安裝管道擋板，以控制雜散光。

　　LIGO漢福德控制室

　　準(zhǔn)備高級LIGO的工作比想象的進(jìn)展得慢，所以更新的改進(jìn)的設(shè)備的投入使用時間被推遲了幾天，到2015年9月18日。Weiss被從波士頓叫來確定一個頻率干涉的源頭?！肝业搅四抢?，被嚇壞了」他說?！高@個干涉到處都是?！顾ㄗh進(jìn)行一個星期的修理來處理，但是項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人拒絕了這一延誤，不想再耽誤一天的觀測時間。「感謝上帝他們沒有讓我那么干，」Weiss 回憶?！肝視?dǎo)致讓整個系統(tǒng)在信號出現(xiàn)時下線！」

　　5

　　9月13號是個星期天，Effler在華盛頓州的設(shè)施和另一位同事整整忙了一天，完成一些列的最后測試工作?！肝覀兇蠛按蠼?，我們搖晃東西，敲打東西，引入磁鐵干擾，做了各種事情，」她回憶說?！覆怀鏊希考露蓟ㄙM(fèi)了比預(yù)期更多的時間?！菇K于在凌晨4點(diǎn)，只剩下一個測試要做——模擬附近的卡車司機(jī)踩剎車——他們終于決定收工。他們開車回家了，只留下設(shè)備靜靜的采集數(shù)據(jù)。引力波信號沒等多久就到了，在凌晨4點(diǎn)50分，當(dāng)?shù)貢r間，相差只有7微秒分別通過了兩個探測器。距離高級LIGO的正式啟動還有四天時間。

　　引力波被如此早的探測到引來了很多迷惑和質(zhì)疑。「我告訴所有人我們直到2017年獲2018年才會探測到任何東西，」Reitze說。 Janna Levin，哥倫比亞大學(xué)的天體物理教授，沒有參加LIGO合作研究，也感到非常吃驚?！府?dāng)傳言開始時，我的反應(yīng)是：別逗了！」她說，「他們連鎖才剛上好！」。再說這個信號實(shí)在是太完美了?！肝覀兘^大多數(shù)人認(rèn)為，當(dāng)我們看到這個信號時，它將是從非常多的計(jì)算機(jī)和計(jì)算周期后中從噪音中拉出來的信號，」Weiss認(rèn)為。大多數(shù)人認(rèn)為這個信號是某種測試。

　　LIGO團(tuán)隊(duì)包括一小組人員，專門制造隱藏的信號注入——虛假的引力波證據(jù)——作為對科學(xué)家工作的監(jiān)督。盡管每個人都認(rèn)識這個四人小組的成員，「我們都不知道什么樣的信號，在何時，以及是否被注入，」Gabriela Gonzalez， 合作研究的發(fā)言人說。當(dāng)LIGO的最早的2010年的運(yùn)行中，探測器撿到了好像是很強(qiáng)的信號?？茖W(xué)家們緊張的分析了六個月，最后認(rèn)為是來自河外星系Canis Major的引力波。就在他們想把發(fā)現(xiàn)投到科技期刊之前，他們被告知這個信號是被注入的假信號。

　　這一次，隱藏信號小組發(fā)誓他們和這個信號沒有任何關(guān)系。Marco Drago認(rèn)為他們的否認(rèn)可能是測試的一部分，不過Reitze自己，作為四人小組的成員，有另外的擔(dān)心。「我的擔(dān)憂是——你可以理解為這是我們對做出任何虛假發(fā)現(xiàn)的本能畏懼——有沒有其他的人惡意的在搗亂？」他說，「會不會是其他人在我們的探測器里偽造了一個信號，我們沒有人知曉？」Reitze，Weiss，Gonzalez還有其它幾個人考慮了誰還出于對設(shè)備和系統(tǒng)算法的全面了解有可能制造這個假信號。他們只找到4個人選，其中沒有一個人有任何動機(jī)去這樣做?！肝覀兩钊氡P問了這些人，」Weiss 說，「結(jié)論是，他們沒有做這件事?！棺詈螅f，「我們接受了最經(jīng)濟(jì)直接的解釋：這是一對黑洞造成的?！?/p>

　　LIGO合作研究機(jī)構(gòu)的每一個分部門開始確認(rèn)這一探測的有效性。他們檢查每一件設(shè)備是怎么設(shè)定和校準(zhǔn)的，每一行軟件代碼都分析，編輯了一個單子列出所有可能的環(huán)境干擾，從大氣電離層的振蕩到太平洋沿岸的地震。（「當(dāng)時有一個很強(qiáng)大的發(fā)生在非洲的閃電，」Stan Whitcomb，LIGO首席科學(xué)家告訴我。「不過后來磁場測量儀顯示它沒有足夠的干擾可以產(chǎn)生這個信號。」）最后，他們確認(rèn)了這個探測結(jié)果滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)的5西格瑪門檻，這是宣布任何物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。換句話說，這意味著這個探測結(jié)果只有3百50萬分之一的概率是由隨機(jī)事件造成的。

　　9月14號的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在正式命名為GW50914，已經(jīng)附帶來好幾個非常重要的天體物理發(fā)現(xiàn)。舉例說，它是第一個觀測證據(jù)說明雙黑洞對的存在。直到現(xiàn)在，這只是理論上的可能性，因?yàn)楹诙赐淌伤兄車墓?，讓傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡無法觀測到。引力波是唯一可以逃出黑洞的壓倒性的引力場的信息。

　　LIGO科學(xué)家已經(jīng)從這個信號中提取出令人驚訝的信息，包括源頭的黑洞的質(zhì)量，軌道速度，它們邊界接觸的時刻。它們比想象的質(zhì)量大很多，這個驚訝地發(fā)現(xiàn)，如果被以后的引一步觀測印證，將會幫助解釋各個銀河中心的神秘的超級體量黑洞是如何形成的。研究團(tuán)隊(duì)還量化了黑洞的ringdown——三個能量脈沖在最終的合并后的新的更大的黑洞在球形化過程中釋放出來——也就是說黑洞在合并后把自身的不完美部分通過引力波輻射出來。

　　這次檢測還證實(shí)了愛因斯坦關(guān)于這個物理宇宙的另一個特性的想法。盡管他的理論主要是關(guān)于引力，以前理論主要是在我們自己的太陽系進(jìn)行檢驗(yàn)，在這里引力的主導(dǎo)效應(yīng)比較弱?！改銉H在你爬樓梯的時候才會想起地球的引力，」Weiss 說，「但是，對于物理學(xué)來說，引力的效應(yīng)相比之下只是個小角色，非常微弱，沒有什么影響?！冈诤诙锤浇筒煌?，引力在那里是宇宙中最強(qiáng)的作用力，可以把原子撕碎。這些愛因斯坦在1916曾預(yù)言過，LIGO的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示愛因斯坦的方程和實(shí)際觀測幾乎是完美的一致?！杆烤乖趺茨苤肋@點(diǎn)？」Weiss 問道。「我多么希望在那個早晨可以把數(shù)據(jù)拿給他看，看看他臉上的反應(yīng)?！?/p>

　　自從9月14號的發(fā)現(xiàn)，LIGO繼續(xù)觀察到可以作為引力波候選的信號，盡管這些信號沒有第一個信號那樣具有戲劇性?！肝覀円婚_始這樣折騰都是因?yàn)殚_始這個大信號，」Weiss 說道?！覆贿^，我們非常高興還有別的，強(qiáng)度小一些的信號，說明我們最開始的發(fā)現(xiàn)不是單一的，瘋狂的，神經(jīng)質(zhì)的事件?！?/p>

　　6

　　幾乎所有科學(xué)家得到的關(guān)于宇宙的知識都是來自電磁光譜類實(shí)驗(yàn)。400年前，伽利略用他自制的望遠(yuǎn)鏡開始探索可見光的世界。從那時開始，天文學(xué)家們把觀測設(shè)備的能力不斷提升。他們學(xué)會了觀測無線電波段和微博波段，紅外波段和紫外波段，X射線，伽馬射線，揭示了船底座星云中恒星的誕生，土星第八個衛(wèi)星上面噴泉的噴射，找到了銀河系的中心位置，探測到了類似地球的行星的位置。但是95%的宇宙是無法用傳統(tǒng)的天文學(xué)手段觀測到的。引力波可能還無法探測了解所謂的占據(jù)了大部分不可見宇宙的暗能量，但是它們可以幫助我們用前所未有的方式去巡查時空?！高@是一種全新的望遠(yuǎn)鏡技術(shù)，」Reitze說道?！敢馕吨覀冇辛艘粋€新的天文學(xué)領(lǐng)域要去探索?！谷绻覀冞^去見證到的是一個無聲電影，Levin說，引力波現(xiàn)在把我們的宇宙轉(zhuǎn)變成了一個有聲屏幕。

　　碰巧的是，LIGO可以檢測到的引力波波段的頻率落在了人類可以聽得到的頻段，在35～250赫茲之間。當(dāng)這個「唧唧叫」到達(dá)地球的時候，已經(jīng)變的很輕很輕，LIGO只能夠采集到不到十分之二秒的黑洞數(shù)十億年前的合并，不過通過一些簡單的聲音處理，這個事件聽上去像一個滑音?！赣媚愕氖种副趁娴闹讣准?，在鋼琴鍵盤上從最低音A滑動到中音C，你就可以聽到這個信號?！?/p>

　　不同的天體會發(fā)出它們自己特有的引力波，意味著LIGO和它后面的系統(tǒng)將會聽到一個宇宙交響樂?！鸽p中子星聽上去像短笛，」 Reitze說。隔離的旋轉(zhuǎn)的脈沖星，他說，可能會發(fā)出一個單音調(diào)的「?！?，像三腳鐵的聲音，黑洞則是樂隊(duì)中的弦樂，從雙低音向上，取決于他們的質(zhì)量。LIGO，他說，將只能聽到小提琴和中提琴；由超級巨型黑洞發(fā)出的引力波，比如位于銀河系中心的黑洞，需要等待未來擁有不同敏感度的探測器。

　　好幾個這樣的探測器已經(jīng)在籌備中了，有些已經(jīng)開始建設(shè)了，包括愛因斯坦望遠(yuǎn)鏡，一個歐洲的項(xiàng)目，它的地下的探測臂將比LIGO兩倍還要長，還有一個基于太空的三個設(shè)備組成的集群，叫做eLISA。(歐洲航天局，在NASA的協(xié)助下，已經(jīng)在12月份發(fā)射了實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，驗(yàn)證LISA的新技術(shù)。）其他的探測器已經(jīng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，包括前面提到的BICEP2望遠(yuǎn)鏡，雖然它最初發(fā)現(xiàn)的事假信號，仍然可能發(fā)現(xiàn)宇宙早期的引力波的回聲。Reitze 的希望是，LIGO的發(fā)現(xiàn)將會鼓勵更多的對這一領(lǐng)域的投資。

　　高級LIGO的首批觀測任務(wù)到了1月12號就結(jié)束了。Effler和其他的任務(wù)團(tuán)隊(duì)成員已經(jīng)開始了又一輪的改善升級。探測器已經(jīng)要接近它最大的設(shè)計(jì)精度了；兩到三年內(nèi)，它可能會每天都記錄引力波事件，在這過程中采集更多的數(shù)據(jù)。下半年夏天末尾時系統(tǒng)會再次上線，傾聽更多的來自天外的我們還未想象到的音樂?！肝覀冊陂_啟一個面向宇宙的新窗戶，這個窗戶和以往所有的窗戶都非常不同，我們對什么東西會通過這個窗戶進(jìn)來也很無知，」 Thorne說道，「一定會有更大的驚喜等待著我們?！?/p>