一夜爆红的引力波,原来早就是个通信神器了
千万不要觉得昨晚公布的引力波是一个高深莫测的东西,至少在一些耳熟能详的文化作品里,你早就已经对引力波的存在见怪不怪了。
《三体》:作为通信工具的引力波
在去年获得科幻小说大奖的《三体》里面,人类用来和三体星人抗衡的武器,就是引力波发射装置。在小说故事里,主人公罗辑发现"黑暗森林"法则之后,威胁三体星人要将对方的星空坐标通过引力波广播出去,将对手暴露在更加凶险的未知敌人面前。三体星人因此就范,和人类达成了和平。
实际上,《三体》的作者刘慈欣并不只在这一部作品中引入了引力波的概念。在他的另一篇科幻小说《朝闻道》中,引力波同样成为了在宇宙间传递信息的工具:人类接触到的高等宇宙文明,就是通过破译引力波,获得了宇宙终极问题的答案。
刘慈欣在科幻小说《三体》系列中,让引力波成为了人类威慑三体人的通信工具。刘慈欣在科幻小说《三体》系列中,让引力波成为了人类威慑三体人的通信工具。
引力波在刘慈欣的小说中,能够成为通信工具的原因,是它可以轻易地穿透物体,并且不会发生任何衰变。从这个角度上来说,刘慈欣对引力波应用的想象恰如其分。只不过对于我们人类来说,接收到的引力波信息来源并不是宇宙中某个具有高度智慧的文明,而是宇宙本身。
举例来说,昨天LIGO观测到的引力波爆发,就来自于我们从前从来没有观测到的双黑洞系统。LIGO的引力波数据显示,距离我们13亿光年的两颗黑洞在围绕对方的高速旋转中碰撞到了一起,合并成为了一个新的黑洞。这过程中发射出的能量,比整个宇宙辐射出的能量总量还要高出三倍。
《星际穿越》:引力波拯救了人类 但电影里没说
利用引力传播信息的科幻作品不止《三体》一个。你一定记得在电影《星际穿越》结尾处,库珀在高维空间中干扰地球上的引力,给女儿留下了突破人类科学极限的关键信息的场景。但请别误会,虽然同样是通过引力变化传递信息,但电影这里的情况和引力波实在是八竿子打不着。
但这不代表电影和引力波没有关系。电影的科学顾问基普·索恩(Kip Thorne)在他的科普著作《星际穿越》(The Science of Interstellar)中,讲述了人类是怎样在观测引力波的同时,发现了那个足以拯救全人类的虫洞的。
LIGO的创始人基普·索恩(右)和《星际穿越》的导演诺兰(左),背景是电影中的布兰德教授用来演算的黑板 LIGO的创始人基普·索恩(右)和《星际穿越》的导演诺兰(左),背景是电影中的布兰德教授用来演算的黑板
在索恩的设定当中,女主角的老师布兰德教授,年轻时就在观测引力波的LIGO工作。2019年的某一天,LIGO探测到了有史以来最强烈的引力波爆发。数据显示,这场爆发的源头是一个黑洞和中子星组成的双星系统,但引力波的来源却指向了太阳系之中的土星轨道。
黑洞和中子星围绕土星公转显然是不可能的事情。且不说在强大的引力作用下,土星可能会荡然无存,即便是太阳系中其他的行星,运转轨道也会在黑洞和双子星的干扰下遭到破坏。而我们的地球,则会变得时而离太阳极其接近,时而又运转到距离太阳非常遥远的位置。总之,人类在这种状态下,不是被太阳烤焦,就是因为缺少太阳的能量而被活活冻死。
但故事中的"现实"显然不是这样,对此唯一的解释就是土星附近存在虫洞。引力波在传播的过程中穿过虫洞,到达了太阳系,最终被LIGO系统捕获。
基普·索恩的科普著作《星际穿越》,其中讲述了人类在观测引力波时意外发现了虫洞的设定。基普·索恩的科普著作《星际穿越》,其中讲述了人类在观测引力波时意外发现了虫洞的设定。
这个设定其实在《星际穿越》的剧本初稿中就有所体现。但诺兰兄弟在修改剧本的时候,不得不对影片中的科学信息有所删减,不至于让观众在观看电影的时候,"烧脑"得太过火候。
索恩在自己的书里对删减表示很遗憾,因为LIGO项目是在1983年,由他与麻省理工学院的雷纳·威斯(Rainer Weiss)和加州理工学院的罗纳德·德雷弗(Ronald Drever)联合建立的。为了获得引力波的第一例观测,索恩制订了LIGO的计划和目标,用了20多年的时间才将其变为现实。
《星际迷航》没有提到引力波 但还是和昨天的大发现有关系
在《星际穿越》上映的时候,索恩预计人类会在10年之内首次实现对引力波的观测,因此他在电影设定中,把发现虫洞的时间安排在了2019年。现在,我们比索恩的估算提早了3年。我们不难想象索恩此刻的心情。
至于引力波究竟对我们究竟意味着什么,索恩在解释《星际穿越》背后的科学原理时,言简意
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