讀了那么多引力波的文章，為啥還要買書(shū)？
撰文 | 高鴻信
人為什么要探索宇宙？因?yàn)楹闷?。我為什么要讀書(shū)？也是因?yàn)楹闷妗?016年2月，人類首次直接探測(cè)到引力波的消息，使各類科普文章在朋友圈刷了屏。2017年10月，雙中子星合并的探測(cè)開(kāi)啟多信使天文學(xué)時(shí)代的消息，再次刷爆朋友圈。
讀過(guò)那么多文章，為何還要買書(shū)？第一，書(shū)籍能夠帶來(lái)更加系統(tǒng)的知識(shí)，而科普文章會(huì)受限于篇幅。第二，書(shū)籍能夠帶來(lái)更多細(xì)節(jié)，極大地滿足我的好奇心。
我買的第一本相關(guān)圖書(shū)是珍娜·萊文著的《引力波》。買這本書(shū)是因?yàn)橛谩耙Σā弊鳛殛P(guān)鍵詞，它永遠(yuǎn)排在第一位。哥大天文學(xué)教授的頭銜，加上雷納·韋斯和基普·索恩雙諾獎(jiǎng)得主的封底推薦，讓我毫不猶豫就買了下來(lái)。
《引力波》一書(shū)的主要內(nèi)容是科學(xué)家大佬們的愛(ài)恨情仇，以及各種有關(guān)LIGO的奇聞異事。比如MIT的“夾板宮殿”，比如LIGO管道里的蜘蛛和蛇。故事足夠詳盡，也挺有意思，但因?yàn)榧?xì)枝末節(jié)的內(nèi)容太多，讓人閱讀的時(shí)候往往忘記了主干。
此外，本書(shū)內(nèi)容雖然在時(shí)間軸上足夠全面——涉及到韋伯棒、脈沖星、40米實(shí)驗(yàn)室等各個(gè)先驅(qū)工作，但因?yàn)閿⑹鰶](méi)有按照時(shí)間順序，往往讓讀者產(chǎn)生年代混亂的感覺(jué)。最大的問(wèn)題在于，通篇幾乎沒(méi)有講引力波的科學(xué)，這使得此書(shū)絲毫沒(méi)能滿足我的好奇心。
第二本書(shū)是盧昌海的《時(shí)空的樂(lè)章：引力波百年漫談》。買這本書(shū)是因?yàn)橘I過(guò)作者的《黎曼猜想漫談》，他能把那么抽象的黎曼猜想寫(xiě)的引人入勝，講引力波應(yīng)該不成問(wèn)題。然而這本書(shū)險(xiǎn)些讓我中途放棄！因?yàn)榈诙鲁霈F(xiàn)了大量的廣義相對(duì)論場(chǎng)方程，然后第四第五章一直在解方程！終于在第六章，出現(xiàn)了我最喜歡的——能把數(shù)代入計(jì)算的公式，比如計(jì)算木星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的引力波輻射功率是5.3 kW。我從這里開(kāi)始對(duì)《時(shí)空的樂(lè)章》這本書(shū)愛(ài)不釋手。
例如，幾乎每篇科普文章都會(huì)提及的脈沖雙星，這本書(shū)講出了新意：不光是告訴一個(gè)結(jié)果，還詳解每一個(gè)數(shù)據(jù)都是怎么一步步得來(lái)的，讓讀者仿佛化身1974年的赫爾斯和泰勒，親歷偉大的發(fā)現(xiàn)。這本書(shū)極大地滿足了我的好奇心！
此外，本書(shū)除了分析GW150914雙黑洞合并，還分析了GW170817雙中子星合并，使得內(nèi)容非常充實(shí)飽滿。
第三本書(shū)——韓國(guó)科學(xué)家吳廷根所著《引力波：愛(ài)因斯坦最后的禮物》是通過(guò)賽先生公眾號(hào)贈(zèng)書(shū)活動(dòng)獲得的。這本書(shū)可謂中規(guī)中矩，既不像珍娜·萊文那樣天馬行空，也不像盧昌海那樣艱深。這本書(shū)可以說(shuō)是在幾乎不出現(xiàn)公式的情況下，盡全力講出了引力波的科學(xué)與引力波探測(cè)的工程技術(shù)?？茖W(xué)部分雖然不及《時(shí)空的樂(lè)章》，但已經(jīng)可以滿足大多數(shù)讀者的好奇心。
作為L(zhǎng)IGO科學(xué)合作團(tuán)隊(duì)的一員，吳廷根這本書(shū)講出了另外兩本書(shū)所缺失的工程技術(shù)部分。除了前兩本書(shū)都講到的“韋伯棒”，這本書(shū)還講了世界各地的超低溫棒狀探測(cè)器，給出了理論與實(shí)驗(yàn)靈敏度。在講激光干涉儀之前，還提到了曾與之競(jìng)爭(zhēng)的球形共振探測(cè)器。激光干涉儀部分，分析了九種噪聲源，并對(duì)比分析了邁克爾孫干涉儀與法布里-珀羅干涉儀，雄辯地向讀者證明了激光干涉儀才是探測(cè)引力波的正確選擇。LIGO似乎一切就緒之后，作者又花費(fèi)篇幅詳細(xì)敘述了“秋分事件”和“大犬事件”兩次盲注。正是這兩次盲注事件積累下來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，讓LIGO科學(xué)合作組織能夠避免像韋伯和“原初引力波探測(cè)”那樣的烏龍事件。
科技發(fā)展之快，讓很多科技書(shū)籍甚至在還未出版之時(shí)就已經(jīng)落伍了。吳廷根在后記中寫(xiě)到，《引力波：愛(ài)因斯坦最后的禮物》的書(shū)稿他是2015年9月9日交給出版社的，然而5天之后，LIGO就首次直接探測(cè)到了引力波。作者不得不修改出版計(jì)劃，新增了一整章的內(nèi)容，在2016年初重新交稿。
然而，書(shū)中除了GW150914和LVT151012（現(xiàn)在已經(jīng)改叫GW151012了）之外，沒(méi)有再提及其它引力波探測(cè)（包括他交稿之前發(fā)生的GW151226）。孤例畢竟讓人不太放心，尤其GW150914是在LIGO運(yùn)行剛幾個(gè)小時(shí)就發(fā)生的。盧昌海則謹(jǐn)慎的多，2016年7月才動(dòng)筆，此時(shí)已經(jīng)開(kāi)過(guò)兩次引力波的新聞發(fā)布會(huì)。而即將封筆之時(shí)，又遇上了多信使同時(shí)確認(rèn)的雙中子星合并，而且光學(xué)探測(cè)的方向是由引力波探測(cè)器指引的，這讓人們徹底打消了對(duì)引力波探測(cè)懷疑的念頭。
雖然“拖延癥”似乎有利于內(nèi)容的擴(kuò)展，但也不能無(wú)限期拖下去?，F(xiàn)在（2019年6月）的第三次運(yùn)行（O3），雙中子星的探測(cè)達(dá)到了月更的頻率，雙黑洞合并的探測(cè)已經(jīng)直逼日更。我想，下次再有人寫(xiě)引力波，不僅一定要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)的分析，還有希望和星系乃至宇宙的演化，甚至暗物質(zhì)聯(lián)系起來(lái)。
《引力波：愛(ài)因斯坦最后的禮物》這本書(shū)，用了整整一章的篇幅（一共只有六章），對(duì)未來(lái)進(jìn)行了展望，嘗試論證了引力波探測(cè)可能解決的物理學(xué)與天文學(xué)問(wèn)題，描述了太空引力波探測(cè)器、愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡等一些未來(lái)的項(xiàng)目，并講了韓國(guó)的引力波研究發(fā)展。
下表簡(jiǎn)要總結(jié)了三本書(shū)的對(duì)比：
最后我想夾雜一點(diǎn)兒私貨。本人化學(xué)專業(yè)，曾經(jīng)利用參加美國(guó)化學(xué)會(huì)年會(huì)的機(jī)會(huì)，跑到LIGO Livingston參觀引力波天文臺(tái)（每個(gè)月只開(kāi)放一個(gè)下午），算是引力波的鐵粉了。如果沒(méi)有賽先生贈(zèng)送書(shū)籍，我是不會(huì)買這第三本書(shū)的，因?yàn)槲覍?duì)韓國(guó)人有很深的成見(jiàn)。
比如，韓國(guó)人居然把加濕器消毒劑放到加濕器的水里！結(jié)果死了239個(gè)人。從此，韓國(guó)人對(duì)化學(xué)品產(chǎn)生了極度的恐懼。
比如，歐盟2018年出臺(tái)新規(guī)，對(duì)駐留類化妝品（抹在臉上不用洗）中甲基異噻唑啉酮的含量上限要求，由100ppm降到15ppm。結(jié)果韓國(guó)直接規(guī)定，全面禁止，連洗衣液都不讓用這個(gè)化合物。
再比如，德國(guó)一家報(bào)紙宣稱，A公司旗下a產(chǎn)品的某一個(gè)原料可能有害。結(jié)果韓國(guó)民眾直接上街游行：A公司滾出韓國(guó)！人家a產(chǎn)品在歐洲美國(guó)日本都賣的好好的，就只在韓國(guó)下架了。然而，LG篡改環(huán)保文件偷偷排污、三星有毒有害化學(xué)原料造成數(shù)百工人罹患白血病的新聞年年見(jiàn)諸報(bào)端，卻從未聽(tīng)說(shuō)韓國(guó)人抵制本國(guó)企業(yè)。
讀完這本書(shū)，我對(duì)韓國(guó)的科學(xué)印象稍有好轉(zhuǎn)，這本書(shū)也算是有所貢獻(xiàn)了，盡管內(nèi)容依然有一些可以改進(jìn)的地方（既有原著問(wèn)題，也有翻譯問(wèn)題。比如水星進(jìn)動(dòng)那段至少有兩處筆誤，比如宇宙暴漲的翻譯，比如中子星的質(zhì)量范圍是爆炸前還是爆炸后）。由此想來(lái)，假如中國(guó)的科普書(shū)籍能夠翻譯到歐美出版，也將提高中國(guó)的科學(xué)形象。
作者參觀LIGO Livingston
