民生

胡一鸣:我见证了十亿年前宇宙涟漪

中国经济新闻本文作者胡一鸣是LIGO科学合作组织成员。胡一鸣曾任南大天文爱好者协会会长,目前是德国马克斯-普朗克引力物理研究所、清华大学博士后,研究引力波。

10亿年以前,地球。

超级大陆罗迪尼亚大陆刚刚形成,地球上的生命大多数还是以单细胞的形式存在,部分生活在菌丛中,开始有分工分化,形成第一棵多细胞植物。没有人类,没有哺乳动物,连恐龙都还没有影子。

10亿年以前,宇宙深处。

两个巨大的黑洞在经历了漫长的绕转以后,通过引力波辐射能量,越转越近。长年累月的公转,已经让它们不堪重负,能量的损耗也在日渐加快。最后,它们终于放弃了抵抗,猛地撞到了一起。这两个黑洞消亡了。一个更巨大的新黑洞,诞生了,伴随着时空中被搅动的滔天巨浪,那是它这一生也许是唯一一次的啼哭。这个新生儿的第一声哭喊,以光的速度飞速向外传播……

通过分析数据,估计的信号来源的概率分布图。通过分析数据,估计的信号来源的概率分布图。


通过分析数据,估计的信号来源的概率分布图。.jpg


巨浪变成了浪花……

岁月无声。

浪花化作涟漪……

经过10亿年的漫长旅行,一小部分引力波信号终于抵达了地球。地球其实并没什么特殊的,对引力波来说,物质几乎是透明的,穿过地球和穿过真空,并没有什么太大的差别。正如之前穿过这个普通行星的亿万次引力波信号一般,这一个信号没有任何的特别之处。

唯一的特殊在于,这一次,那些单细胞生命演化成了人类,他们研究出了数学和物理,捣鼓出了相对论和激光,还用激光编制出一张捕捉引力波的网。

雁过留痕。时空的涟漪,在不经意间拨动了激光编制的琴弦。


LIGO 汉福德台址鸟瞰.jpg


于是,2015年9月14日,我的邮箱里收到了一封内部邮件,Event G184098。邮件里描述了实时分析数据的软件得到了一个显著性极高的候选对象。后来,它换了个名字,GW150914,在15年9月14日探测到的引力波(GW)。

这张捕捉引力波的网,叫做advanced LIGO,高新激光干涉仪引力波天文台,而参与建造、维护仪器,分析数据的1000多位科学家,组成了一个叫做LIGO科学合作组织的科研团队。


LIGO科学合作组织的成员单位一览。.jpg


LIGO科学合作组织的成员单位一览。

100年前,那个依然英俊的青年爱因斯坦经过十年的苦思悯想,参悟了时空和引力的本质,写下了划时代的公式。那个简洁美妙的公式,被后世的另一个才华横溢的学者约翰·惠勒总结为:时空命令物质如何运动,而物质引导时空如何弯曲。

100年后,经过几代科学家一个世纪的不懈努力,我们终于站在一个新时代的全新起点,迎来了人类探测到的第一个引力波信号。

LIGO科学合作组织的1000多名科学家在接下来的日子里忙坏了,分布全球的多个超级计算机开足了马力,想要将那一段短短数秒的信号背后的物理全部挖掘出来。慢慢的,如同盲人摸象般,我们开始一层层解开这一引力波信号的面纱。


上图:两个探测器所观测到的GW150914引力波事件.jpg


上图:两个探测器所观测到的GW150914引力波事件。该图展示了在两个LIGO探测器中观测到的由该事件产生的引力波“应变”如何随时间(秒)和频率(赫兹)变化。

我们知道,这个信号,先经过利文斯顿,再经过汉福德,两个探测器,相隔7毫秒,留下了几乎一模一样的波形。所以可以确定信号来自南天球。

我们知道,信号在0.2秒的时间从35赫兹蹿升到150赫兹。 这是两个极重的恒星级别黑洞的并合,其中一个是太阳质量的29倍,另一个是太阳质量的36倍。在这短短的一眨眼间,有大约3倍于太阳质量的物质通过爱因斯坦的质能方程E=mc^2转化为了能量。

我们知道,这一过程的峰值功率为3.6x10^49 瓦,十倍于整个可观测宇宙的电磁波能量总和。如果这些能量以可见光的形式传播,那么即使是远在十亿光年之外的地球上,它的亮度也会轻松超过满月。

我们知道,在穿越地球时,“他强由他强,清风拂山岗;他横由他横,明月照大江”,引力波来无影去无踪,地球所吸收的能量,仅仅是10^-17焦,或者说相当于一个X射线光子的能量。

我们知道,它大约来自13亿光年以外,所以正应了星球大战的开篇:很久很久以前,一个很远很远的星系发生的惊心动魄的故事。

时空交错而成的池塘上,由于这一对黑洞的搅动,吹皱了一池春水。对于天文学家来说,这点点涟漪意味着我们有了黑洞存在的强有力证明:在并合之前的一瞬间,在如此小的间距内聚集着如此巨大的质量,除了黑洞实在是不做他想;它也意味着我们第一次观测到了双黑洞系统的存在;我们也确定了这种系统可以在足够短的时间(10亿年,对,足够短了)内并合;我们可以估算这一类时间的发生率,事实上,整个宇宙每时每刻都有黑洞双星并合,根据LIGO的数据,每15分钟就应该有一个引力波到达地球,当然,绝大部分都太过微弱而掩埋在噪声中;脑洞开得大一些,我们还可以这黑洞系统来自低金属丰度的前身星,其恒星风较弱,所以没带走太多质量。

一叶知秋,通过这短短数秒的信号,让上千名科学家在几个月的时间里忙坏了。我们今天终于骄傲地向世人宣布引力波的首次直接探测。多少人,多少年的期待,终于变成了现实。今天,雷纳·韦斯、基普·索恩和罗纳德·德雷弗的案头上,大概会有人倒上一杯香槟。来自斯德哥尔摩的电话,多半也已经在筹划。

这是一个伟大的时代,电磁波望远镜是人类的眼睛,看到这五彩缤纷的宇宙奇异瑰丽的美景;引力波探测器则是人类的耳朵,人类以前就像是聋子,现在终于可以聆听宇宙的呢喃。2015年9月14日,值得载入史册的一天。

这小小的时空的涟漪,无声无息地如鬼魅般穿过地球,对科学家来说却不亚于惊天巨雷。正如马克斯-普朗克引力物理研究所所长布鲁斯·艾伦所说:“爱因斯坦当初认为引力波太过微弱而无法探测,而他也从未相信过黑洞的存在。不过,我想他并不介意自己在这些问题上弄错了。”听到这个消息,爱因斯坦大概也会“垂死病中惊坐起,笑问客从何处来”吧。

然而,这段穿越地球的经历对那十亿年前出发的引力波来说仅仅是个小插曲,它将继续着它的旅程,前往下一个远方。

时空的涟漪,向远处荡开……

后记:

作为一个天文爱好者,我时常仰望星空。写下这段文字的时候,我不禁联想, 相对于这漫天星空,人类无论从质量,密度,尺度,温度还是从寿命来看,都渺小得无以复加,我们日常生活中所烦恼忧愁或喜极而涕的各种大事,在宇宙看来都不值一哂。然而正是由于插上了科学的翅膀,这渺小的人类可以尝试理解宇宙,把自己和这宏大的天体融合在一起。通过天文学,人类可以认识到自己的渺小,这不是让人无力,而是给人以“天地一沙鸥”的豁达。我时常庆幸自己何其幸运,能参与到这一科学探索的伟大历史中,做出自己些微的贡献。而在屏幕另一端的你,也处在一个幸运的时代,用你的电脑,一样可以为引力波的搜索做贡献!引力波的种类有很多,LIGO的科学目的除了探测来自致密双星并合的信号外,也会搜索来自银河系内的中子星的连续信号。这个搜索由于需要大量计算资源,哪怕用上LIGO自己的超级计算机也不够,所以常年征求志愿者贡献CPU时间,只需要登录http://www.einsteinathome.org/,你就可以下载Einstein@Home的程序,用你电脑的闲暇时间的空余CPU,处理来自LIGO的数据,搜索时空的涟漪。

【责任编辑:黄飞虎】

科技赋能医疗新纪元!五部门联推“AI+医疗”实施意见

2030年基层诊疗将实现智能辅助全覆盖,八大场景重塑就医体验。11月4日,国家卫生健康委员会、国家发展改革委、工业和信息化部、国家中医药管理局、国家疾控局五部门联合印发《关于促进和规范“人工智能+医疗卫生”应用发展的实施意见》,擘画“人工智能+医疗”未来五年发展蓝图。该政策以“2027年初步建成、2030年全面普及”为双阶段目标,从基层诊疗到临床专科、从患

银发经济陷阱揭秘:羊奶粉变“神药”、理财稳赚成空、养老分红血本无归

全国养老诈骗案频发,涉案超20亿,近万老人遭殃,全国多地接连曝出养老服务消费领域“坑老”“骗老”恶性事件,普通羊奶粉被吹嘘成“保健神品”、“理财专家”承诺稳赚不赔却致血本无归、养老机构以高息分红诱骗办卡等骗局层出不穷,引发社会广泛关注。羊奶粉“神化”骗局:虚假宣传成重灾区在湖北武汉,中选亿粮商贸有限公司通过“赠送面条、低价购物”等手段吸引高收入中老年群体,将普通羊奶

打造“ 职工驿家·暖新驿站” ,黑龙江克东县整合资源构筑服务基层新阵地

提升基层社会治理与服务效能,更好地满足新就业群体的多元化需求,克东县委社会工作部强化统筹协调与资源整合,积极探索服务阵地融合共建新模式,将原有职工驿站与暖新驿站两类服务资源进行有效整合与升级改造,成功打造了7个功能完善、管理规范的“ 职工驿家·暖新驿站”综合服务点,日前,已投入运行,24小时对外开放。此次整合建设工作中,克东县采取新建与改

11月起新车上牌免去车管所排队,线上半小时搞定

公安部宣布,自2025年11月1日起,全国将全面推行国产小客车新车上牌“一件事”服务,通过全链条信息共享、一站式数字化办理,实现群众购车上牌“零跑腿”。这一改革被视为公安交管领域“高效办成一件事”的标杆举措,预计每年惠及超1500万车主,节约交通成本超2亿元。全链条数字化:购车、缴税、上牌“一网通办”根据公安部交通管理局局长王强介绍,新措施通过“交管12123”A

2025年全国1%人口抽样调查启动,1400万人将参与“人口小普查”

以2025年11月1日零时为标准时点,通过入户登记与互联网自主填报相结合的方式,全面掌握我国人口数量、结构、分布及居住状况的最新变化,为完善人口发展战略、推动高质量发展提供精准数据支撑。调查范围与对象——本次调查覆盖全国所有抽中

“三亮”引领亮剑民生难题 黑龙江克山县协同发力化解不动产“办证难”

在克山县“亮党旗 亮党徽 亮身份”(三亮)主题活动深入开展之际,县政务服务中心精准聚焦群众“急难愁盼”,不动产登记窗口与契税窗口协同联动、主动作为,成功破解困扰群众多年的历史遗留房产“办证难”问题,以实际成效擦亮“三亮”品牌,交出了一份暖心的民生答卷。

严查定点药店“阴阳价格”!国家医保局出手了

国家医疗保障局办公室10月11日发布《关于进一步加强对定点零售药店药品“阴阳价格”监测处置的通知》,针对部分地区定点零售药店对医保和非医保患者采用“阴阳价格”行为进行严肃核查处置。这种“阴阳价格”行为指的是完全相同的药品销售给医保患者的价格高于非参保患者。国家医保局明确表示,这类行为

学校食堂食材新规出台:双人验货、校长陪餐,守护学生舌尖安全

教育部、市场监管总局近日联合印发《学校食堂大宗食材采购验收管理工作指引》(以下简称《指引》),针对全国各级各类学校食堂的大宗食材采购验收工作提出明确规范。通过多人联检、源头可溯、透明公开等方式,为校园食品安全再添一道“防火墙”。《指引》要求学校建立“双人或多人联检”查验制度,集体验收,公开透明。对于验收不合格的食材,应当场退回或销毁,并如实记录。旨在进一步

银发浪潮下的中国守护:14400万老年人享受健康管理服务

养老床位更加充裕、社区服务日趋完善、文化课程丰富多彩,中国老年人正在享受更高品质的晚年生活。国务院新闻办公室近日举行的新闻发布会上,国家发展改革委就业收入分配和消费司司长吴越涛介绍了我国在扩大服务消费方面的政策措施,特别是加快构建高质量“一老一小”服务体系的成果。目前我国护理型养老床位占比已提高到64.6%,3岁以下婴幼儿托位数突破570万个。---服务体系升级,养老

首部住房租赁专项法规明日生效!2亿租客迎“权益护城河”

标志着2.1亿城镇租房人口(其中一线城市租房占比超40%)正式告别“野蛮生长”的租房时代,迈入“有法可依”的规范发展新阶段。三大核心突破直击行业痛点居住安全硬约束:明确禁止将厨房、卫生间、阳台、过道、地下储藏室等非居住

西山区“退休一件事”专窗上线,实现退休业务一站式高效办结

西山区人社局将继续聚焦群众生活中的“关键小事”,以制度创新为动力、数字赋能为支撑,进一步拓展“一件事”改革覆盖范围,提升窗口服务的标准化、智慧化与人性化水平,让人民群众的安全感更踏实、获得感更真切、幸福感更温暖。

鞍山市2025秋季房交会将于9月开幕 多项惠民政策助力安居置业

9月4日,辽宁鞍山市政府新闻办组织召开鞍山2025秋季房交会新闻发布会,鞍山市住建局、市财政局、市商务局、鞍山传媒集团有限公司相关负责人就此次房交会相关情况进行发布,并回答记者问题,正式公布本届以“好房・悦居未来”为主题的房交会核心信息。本次房交会政策优惠期为9月7日至11月10日,集中展示将于9月19日-21日在高新区万达广场举办。

医保支付大变革!复杂重症诊疗获特殊通道

国家医保新政为疑难重症打开一扇门,不超过5%的复杂病例可申请特殊结算,新技术应用不再“望费兴叹”。8月15日,国家医疗保障局正式发布《医疗保障按病种付费管理暂行办法》,在全国范围推行以按病种付费为主的医保支付方式改革。这项改革的核心亮点是建立了“特例单议”机制,允许医疗机构对不超过5%的复杂病例申请特殊结算,为使用创新药械、病情复杂危重的患者开辟特殊

教育部启动“双千”计划,离校就业小程序上线

聚焦产业前沿的微专业、直达微信的岗位推送、12万个增量岗位开发、7.1万困难毕业生帮扶…教育部系列增量政策让就业路越走越宽。8月13日,教育部正式上线“高校毕业生离校后就业服务”小程序,未就业毕业生通过微信即可访问。该平台基于教育背景和求职期望,为离校毕业生精准推荐匹配岗位信息,提供“不断线”就业支持。这一举措是教育部近期推出的系列增量就业政策的最新一环。

海城创新"政企研"联动模式 赋能农产品电商高质量发展

辽宁海城市人社局立足局属海纳众创空间平台优势,特邀辽宁省创业指导专家、省农业农村厅倪红涛副处长为40余家入驻企业及创业团队授课,通过政策解读、案例分享与实操指导,靶向破解企业发展瓶颈,加速培育“线上纳统企业”,以众创空间“孵化力”激活农产品销售新动能,为乡村振兴注入人社力量。

学前一年保教费全免!2025年秋季学期起实施

一纸文件,千万家庭的教育账本正在改写,中国学前教育进入免费时代。国务院办公厅日前印发《关于逐步推行免费学前教育的意见》(国办发〔2025〕27号),正式宣布自2025年秋季学期起,免除公办幼儿园学前一年在园儿童保育教育费。这项重大惠民政策将于新学期开始时落地实施,惠及全国范围内符合条件的幼儿园大班儿童。政策明确,免费标准按照县级以上地方政府批准的公办园保教

辅助生殖进医保、公积金突破限缴,多孩家庭直接受益!北京发布15项生育支持新政

7月31日,北京市人民政府办公厅印发《北京市关于完善生育支持政策体系推动建设生育友好型社会的工作措施》,推出15项具体措施。政策直面低生育率挑战,在医疗、住房、托育、教育等领域精准发力。其中最受关注的是:将适宜的分娩镇痛和辅助生殖技术项目纳入医保支付范围,以及允许多子女

每孩每年3600元!国家育儿补贴方案正式落地

惠及2000多万家庭、中央财政年支出约720亿元的国家育儿补贴制度正式落地,为全国3岁以下婴幼儿家庭送上“真金白银”的民生大礼包。今日(7月28日),中共中央办公厅、国务院办公厅正式发布《育儿补贴制度实施方案》,宣布自2025年1月1日起,对符合法律法规规定生育的3周岁以下婴幼儿发放现金补贴,国家基础标准为每孩每年3600元,直至婴幼儿年满3周岁。这是我国

从能办到好办快办,江西49件“事”高效落地

企业迁入从七八趟到跑一趟,“个转企”老执照秒变新公司,赣鄱大地上的营商环境变革正悄然重塑企业办事体验。前两年办业务需要到不同的部门填表、交材料,有时还要去外地取材料,跑个七八趟才办好是常有的事。”瑞昌市企业服务公司总经理余哲感慨道,“如今只要提前准备好材料,跑一趟就能办好。”他的体验背后,

海南“一件事”改革跑出自贸港加速度

集成办理460万件,31项国家任务落地,特色场景领全国之先。中午12点半,儋州市政务服务中心依然忙碌。前来办理护照换发的林女士感慨:“以前请假办事特别麻烦,现在可以预约午休时间,太方便了!”在她身后,税务、企业登记等窗口工作人员正为提前预约的市民办理业务。这是儋州推行“预约办+延时办”服务后的常态场景,也是海南推进“高效办成一件事”改革的缩影。自“高效办成
返回
顶部