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】

政务自助服务迈进“好用易用”时代 国家标准筑牢安全底线

市场监管总局近日批准发布《政务服务集成式自助终端管理服务规范》(GB/T 47483—2026)国家标准,将于2026年6月1日起正式实施。这是我国政务服务领域出台的首个针对集成式自助终端的国家标准,标志着各地自助终端建设有了统一标尺,政务服务正式迈进标准化、规范化、便利化新阶段。从“单打独斗”到“集成服务”,统一标尺破除部门壁垒近年来,各地政务服务中心纷纷布设自助终端设备

存量互助升温,三千多万老人共织养老新图景

民政部等11部门近日联合印发《关于推进互助性养老服务发展的意见》(以下简称《意见》),明确到2030年,具备互助服务功能的城乡社区养老服务设施覆盖率不低于70%,乡镇(街道)特殊困难老年人探访关爱服务工作机制全面建立,互助性养老服务广泛开展,服务可持续性明显增强。这是我国首次在全国层面就互助性养老服务发展作出系统性、总体性部署。与之同步发布的数据显示,我国60岁以

陕西印发政务服务效能提升“路线图” 七方面19条措施为企业群众“减负提效”

围绕“高效办成一件事”、“秦务员”平台提质焕新、线上线下政务服务融合等七个方面提出19条具体措施,为全省政务服务效能持续提升划定清晰“路线图”。《若干措施》明确,2026年分批次完成600个高频政务服务事项标准化梳理,2027年完成全部政务服务事项标准化梳理;2026年内实现学历学位、人口户

过渡期后首份就业帮扶“硬核”文件出炉,六大举措让脱贫群众饭碗端得更稳

人力资源社会保障部、国家发展发展改革委、农业农村部联合印发《关于建立常态化防止返贫致贫就业帮扶机制促进乡村全面振兴的指导意见》(以下简称《意见》)。这是我国脱贫攻坚目标任务完成后,进入“十五五”开局之年、转入常态化精准帮扶第一年的首份系统性就业帮扶政策文件,

清明小长假 武铁预计发送旅客452万人次

与2025年同期相比增长4.7%左右,将创清明假期旅客发送量历史新高。小长假期间,旅客探亲、祭祖、踏青、旅游等出行需求旺盛。铁路12306数据显示,热门出发城市主要有北京、

十六项硬核举措稳定实施 多笔直补资金“一卡通”到户

农业农村部发布2026年强农惠农富农政策清单,保险补贴覆盖三大类16个农产品 跨省务工每年可领交通补助,农业农村部发布2026年中央财政强农惠农富农政策清单,明确今年稳定实施的16项财政支持政策,多项补贴资金将通过“一卡通”直接兑付到户 。此次发布的政策清

甘肃:“技能照亮前程”行动破题就业难 三年将培训90万人次

推行“岗位需求+技能培训+技能评价+就业服务”一体化模式,在全省范围内掀起大规模职业技能提升热潮。 从“陇西药乡”的中药材炮制工到“河西粮仓”的现代农业技工,从武威的新能源产业工人到平川的电商创业者,一场以技能提升破解就业结构性矛盾的生动实践正在陇原大地深入展开。顶层设计:三年打造技能人才

湖北宜昌开行2026年首趟“点对点”高铁返岗务工专列

今天上午9时40分,来自宜昌10个县市区的500余名务工人员,搭乘G1142次列车从宜昌东站启程,前往广州返岗复工。这是湖北宜昌今年开行的首趟“点对点”高铁返岗务工专列。目前,节后务工返岗进入关键期,粤鄂两地企业陆续复工复产。铁路部门落实2026年“春风行动”部署,主动对接粤鄂两省人社厅,精准摸排务工出行需求,定制开行“点对点”务工专列,实现“家门到厂门”直达运

湖里区市场监管局:节前监管“全覆盖” 全方位护航春节市场安全

聚焦食品安全、计量公平、特种设备安全等重点领域,开展了一系列节前专项检查与护航行动,以有力监管回应民生关切,全力筑牢从源头到餐桌的全链条安全防线,守护城市“烟火气”中的平安秩序。紧盯“菜篮子”安全 全链条守护“舌尖上的年味”作为闽南地

新就业形态人员职业伤害保障试点将全国覆盖,8400万劳动者迎来安全保障网

一场关乎数千万外卖骑手、网约车司机权益保障的制度变革正悄然推进,职业伤害保障试点将于2026年扩至全国所有省份,标志着新就业形态劳动者保障体系基本建立。人力资源和社会保障部等九部门联合印发的《关于扩大新就业形态人员职业伤害保障试点的通知》明确了试点扩围时间表。2026年,职业伤害保障试点将扩大到全国所有省份,出行、即时配送、同城货运三个行业的平台企业将总体纳入。这一试点

中国启动未来五年扩内需战略,供需双侧改革破解“供强需弱”

打通经济循环脉络,从“内卷式竞争”到“优质优价市场”,一场深度变革即将开启。1月20日,国家发展改革委副主任王昌林在国新办新闻发布会宣布,我国将研究制定出台2026-2030年扩大内需战略实施方案。这一重磅政策旨在破解当前经济运行中“供强需弱”的矛盾,推动供需在更高水平上实现动态平衡。王昌林在会上指出,我国经济发展中需求不足的问题较为突出,同时也存在供给不

银发经济迎政策红利,八部委联合发文培育养老服务新主体

养老服务经营主体将迎来品牌化、科技化发展的黄金期,14项具体举措为银发经济注入新动能。1月13日,民政部联合国家发展改革委、工业和信息化部等八部门正式发布《关于培育养老服务经营主体 促进银发经济发展的若干措施》。这一文件聚焦品牌建设、供需对接、科技赋能等五个方面,旨在激发养老服务市场活力,满足老年人多层次、多样化需求。随着我国人口老龄化程度加深,银发经济已成为推动内需增

医保账户跨省共济新政落地,1.4万亿“家庭健康金”激活

医保个人账户跨省共济政策全面实施,全国约1.5亿跨省流动人口的家庭医疗负担将得到实质性减轻。国家医保局会同财政部发布《关于做好职工基本医疗保险个人账户跨省共济工作的通知》,标志着职工医保个人账户跨省共济工作全面启动。这项政策打破了医保个人账户使用的地域限制,将共济范围从省内

两项政务服务国标同步实施,“高效办成一件事”有了标准答案

政务服务改革正从“单点突破”迈向“系统集成”,新国标为全国政务服务机构提供了统一规范的“操作手册”。1月8日,市场监管总局发布消息,《“高效办成一件事”重点事项“集成办”工作指南》和《政务服务大厅集约化建设指南》两项推荐性国家标准正式开始实施。这两项标准紧扣国务院“高效办成一件事”部署要求,以标准化手段固化改革成果、规范服务流程。从重点事项“集成办”和线下大厅“集约建设”

暖心行动助力学子返乡就业:教育部推出寒假促就业五大举措

这个寒假,教育部携手各地高校推出“暖心行动”,为2026届毕业生铺就返乡就业之路,让就业服务跨越寒冬,直抵学子心坎。教育部部署各地各高校于2025年12月至2026年2月集中开展2026届高校毕业生“寒假促就业暖心行动”。这次行动以“蓄力赋能强服务,寒假暖心促就业”为主题,推出五项具体举措,助力毕业生顺利就业。与往年相比,今年暖心行动更注重精准施策和资源下沉,

筑牢健康屏障 书写民生答卷:解码云南“十四五”卫生健康事业发展密码

。“十四五”期间,云南省卫生健康系统以“人民至上、生命至上”为初心,交出了一份“高质量发展、全方位守护、深层次变革”的亮眼答卷。疫情防控守住祖国西南国门、三甲医院州市全覆盖、人均预期寿命突破75.7岁、出生人口重返正增长……一系列突破性进展的背后,是制度创新的魄力、改革攻坚的决心,
返回
顶部