差不多一百年前,爱因斯坦提出了广义相对论,他认为一维时间和三维空间是一个整体,整个世界是一个四维时空。三维空间本身有弹性,它会和一维时间一起弯曲和振动。这一振动将在整个空间激发出一种类似于水面上涟漪的波动,这就是引力波。但一直以来,引力波只是听说过,却从未被人类直接探测到。那么,当引力波真正呈现在人类“眼前”时,意味着什么?
吴咏时解读,电荷被加速时会发出电磁辐射,同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射,这是广义相对论的一项重要预言。引力波被证实,意味着人类对自然界的认识达到一个新的高度,人类社会的技术可能会再一次被改变。100 多年前人类发现了电磁波,后来我们拥有了微波炉、手机信号、WiFi 和GPS定位系统。GPS定位系统中就已经用到了广义相对论带来的修正。现在我们发现了引力波,这是唯一可以在高维时空中传递的波,它的穿透力超强,在宇宙中不会因星际尘埃的影响而削弱。因此,从理论上讲,科幻小说里描述的人类与外星生物间的星际通讯原则上有希望成为现实。如果广义相对论时空弯曲的某些效应得到实现的话,人类利用它们进行星际远航也不无可能。
去年荣获雨果奖的科幻小说《三体》中,罗辑从三体人那里“敲诈“来一大神器——引力波天线,暂时拯救了几乎快要被灭族的人类。电影《星际穿越》中,Cooper甚至通过引力波穿越时间和空间给女儿Murph传递信息。有意思的是,以搞出电影《星际穿越》恢弘的黑洞场面闻名于公众的物理学家基普·索恩正是引力波发现主角LIGO的始作俑者。上世纪80年代,他和其他几名科学家一同发起了LIGO工程,旨在建造一个以激光作为琴弦的巨大竖琴。终于,梦想成真。
吴咏时表示,未来很长时间内,科学家们仍将探测更多引力波,从中或许我们可以发现宇宙中更多的高级事件。当然,要将引力波应用于飞越星系的通讯,人类需要长期的努力,但理论上原则可行已无疑问。
本报记者 张炯强