引力和引力波的“时间简史”(下)

1966年第一次观测了引力时间的推迟效应。美国天体物理学家埃尔文·夏皮罗设想了一种知识新论：如果广义相对论正确，那么当射电波在太阳系来回“摆渡”或震荡时，在太阳引力的作用下，射电波速度将会减慢。引力产生的时间效应在1966年到1967年得到了观测的证实，实验物理学家将雷达波束发送到金星，雷达波束从金星表面反射到地球，测量雷达信号到达金星和返回地球的时间，物理学家验证了引力的时间推迟效应，结果与爱因斯坦的理论预测相符。现在，天文学家将引力的时间延迟效应推广到宇宙学的尺度，在引力透镜图像的闪耀和耀斑中寻找时间的差异，以此测量宇宙的膨胀率。

1969年出现引力波探测的误导信息。科学家不用担心缺少科学事实的监督机构，一切虚假、错误或误导的科学信息都要经过实验的检验，科学家不会限制科学信息的传播，不会将某种科学信条强加给其他科学界，实验是检验科学真理的标准。美国物理学家约瑟夫·韦伯的性格有些急躁和叛逆性，他声称自己是发现引力波的第一人，然而，韦伯“了不起的实验”未得到可重复的检验。1974年：引力波存在的间接证据。约瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯发现了新类型的脉冲星：一个双脉冲星系。对双中子星轨道衰减的测量显示，它们失去的能量与广义相对论的预测相互一致，两位科学家由于双脉冲星的发现荣获了1993年的诺贝尔物理学奖。

1979年第一次观测到星系的引力透镜现象。天空观测者丹尼斯·沃尔什，鲍勃·卡斯维尔和雷·维曼观测了两个确定为类星系的天体，从中发现了第一个系外星系的引力透镜，经过了仔细观测，两个看上去各自独立的星系图像实际上是一个类星体。从1980年代以来，引力透镜变成了强有力的观测工具，对观测宇宙的物质分布等产生了不可替代的作用。天文学家越来越多地使用了“爱因斯坦的望远镜”，探测了宇宙的物质分布等天文现象。

1979年，LIGO项目获得经费支持。LIGO的全称是激光干涉仪引力波天文台，美国国家科学基金会为项目的建造和实施给以了经费支持。1987年再次出现错误的引力波信号。物理学家约瑟夫·韦伯声称，第二次发现了引力波信号，通过扭力杆实验，韦伯相信自己发现了来源于超新星SN 1987A的引力波信号，扭力杆实验装置由一个很大的铝合金棒组成，实验室设计的意图是当大的引力波经过时，铝合金棒随之产生颤动。

1994年，LIGO项目正式启动，经历了一个漫长验证和争辩的过程，LIGO实验室的建造地点选在了华盛顿的汉福德和路易斯安那的利文斯顿。2002年，LIGO实验室实施了第一次搜寻。2002年8月，LIGO开始寻找引力波的证据。2004年探测了惯性系的拖拽效应。NASA发射了引力探测B卫星，用以测量地球附近的时空弯曲情况，携带的探测器包括陀螺仪，陀螺仪在隐形时空弯曲的影响下发生了轻微的偏转，在陀螺仪周围产生了足够大的时空弯曲，陀螺仪周围的时空好像被拖拽了。在引力探测的B卫星实验中，陀螺仪的偏移量与爱因斯坦广义相对论的预测保持一致。

2005年，LIGO结束了历时5年的搜索计划，LIGO项目的第一阶段搜索结束了，未发现任何引力波的信号。探测器经历了暂时的优化和调整过程，探测器的灵敏性得到了提升，更新的LIGO项目称为增强版的LIGO。2009年，增强版的LIGO或升级版的探测器称为增强版的LIGO，开始了新一轮引力波搜索的活动。2010年，升级版的LIGO停止了搜索活动。增强版的LIGO未捕获任何引力波的信号。尽管反对和怀疑的声音不绝于耳，科学家仍对爱因斯坦的预言深信不疑，一个逝去的科学伟人似乎还是科学界的领军人物。仿佛从他不同寻常的大脑发出了“引力波”。世界各地有成千上万的科学家参入了引力波的搜索行动，LIGO是其中的一个最大项目。

2014年完成了先进的LIGO项目提升。增强版的LIGO经历了一次提升过程，先进的LIGO完成了探测器的安装和测试，开始了新的搜索行动。2015年出现错误的引力波信号。引力波搜索的BICEP2实验团队声称，他们发现了宇宙早期引力波的间接信号。BICEP2项目团队从宇宙微波背景辐射中寻找宇宙早期的引力波信号，但他们接收的信号不是来源于某种早期的引力波，而是来源于银河系的尘埃和气体，BICEP2实验团队得到了经费支持，他们的科学之旅仍在进行。

2015年，LIGO再次进行了提升。先进的LIGO开始了新一轮的引力波搜索行动，探测器的灵敏度比最初的LIGO提升了4倍，去年9月，LIGO项目的科学团队终于检测到了引力波信号，它们似乎来源于两个黑洞的合并与碰撞，引力波信号反证了黑洞合并事件的发生，天文学家开始展望“引力波天文学”。2016年，引力波的发现得到初步证实。经过严格和仔细的审核，先进版LIGO项目团队宣布了引力波的发现。参与LIGO项目的清华大学的物理学家见证了引力波的发现，10多个国家的科学家参与了引力波的搜索行动。证实引力波的存在无疑是对爱因斯坦发表广义相对论100周年的最好纪念，这是人类科学史上的一个里程碑事件。新的发现不是引力波探测行动的结束，而是引力波物理学和天文学的开端。

（编译：2016-2-23）