那些文學作品中的引力波

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千萬不要覺得引力波是一個高深莫測的東西，至少在一些耳熟能詳的文化作品裡，你早就已經對引力波的存在見怪不怪了。在介紹之前，小編帶你領略引力波之美。

追尋引力波

驗證引力波之存在

引力波雙向穿越時空

《三體》：作為通信工具的引力波

在去年獲得科幻小說大獎的《三體》裡面，人類用來和三體星人抗衡的武器，就是引力波發射裝置。在小說故事裡，主人公羅輯發現「黑暗森林」法則之後，威脅三體星人要將對方的星空坐標通過引力波廣播出去，將對手暴露在更加兇險的未知敵人面前。三體星人因此就範，和人類達成了和平。

實際上，《三體》的作者劉慈欣並不只在這一部作品中引入了引力波的概念。在他的另一篇科幻小說《朝聞道》中，引力波同樣成為了在宇宙間傳遞信息的工具：人類接觸到的高等宇宙文明，就是通過破譯引力波，獲得了宇宙終極問題的答案。

劉慈欣在科幻小說《三體》系列中，讓引力波成為了人類威懾三體人的通信工具。

引力波在劉慈欣的小說中，能夠成為通信工具的原因，是它可以輕易地穿透物體，並且不會發生任何衰變。從這個角度上來說，劉慈欣對引力波應用的想像恰如其分。只不過對於我們人類來說，接收到的引力波信息來源並不是宇宙中某個具有高度智慧的文明，而是宇宙本身。

舉例來說，昨天LIGO觀測到的引力波爆發，就來自於我們從前從來沒有觀測到的雙黑洞系統。LIGO的引力波數據顯示，距離我們13億光年的兩顆黑洞在圍繞對方的高速旋轉中碰撞到了一起，合并成為了一個新的黑洞。這過程中發射出的能量，比整個宇宙輻射出的能量總量還要高出三倍。

《星際穿越》：引力波拯救了人類但電影里沒說

利用引力傳播信息的科幻作品不止《三體》一個。你一定記得在電影《星際穿越》結尾處，庫珀博士在高緯空間中干擾地球引力，給女兒留下了突破人類科學極限的關鍵信息的場景。但請別誤會，雖然同樣是通過引力的方式傳遞信息，但電影這裡的情況和引力波實在是八竿子打不著。

但這不代表電影和引力波沒有關係。電影的科學顧問基普?索恩（Kip Thorne）在他的科普著作《星際穿越》（The Scienceof Interstellar）中，講述了人類是怎樣在觀測引力波的同時，發現了那個足以拯救全人類的蟲洞的。

LIGO的創始人基普?索恩（右）和《星際穿越》的導演諾蘭（左），背景是電影中的布蘭德教授用來演算的黑板

在索恩的設定當中，女主角的老師布蘭德教授，年輕時就在發現了引力波的LIGO工作。2019年的某一天，LIGO探測到了有史以來最強烈的引力波爆發。數據顯示，這場爆發的源頭是一個黑洞和中子星組成的雙星系統，但引力波的來源卻指向了太陽系之中的土星軌道。

黑洞和中子星圍繞土星公轉顯然是不可能的事情。且不說在強大的引力作用下，土星可能會蕩然無存，即便是太陽系中其他的行星，運轉軌道也會在黑洞和雙子星的干擾下遭到破壞。而我們的地球，則會變得時而離太陽及其接近，時而又運轉到距離太陽非常遙遠的位置。總之，人類在這種狀態下，不是被太陽烤焦，就是因為缺少太陽的能量而被活活凍死。

但故事中的「現實」顯然不是這樣，對此唯一的解釋就是土星附近存在蟲洞。引力波在傳播的過程中穿過蟲洞，到達了太陽系，最終被LIGO系統捕獲。

基普?索恩的科普著作《星際穿越》，其中講述了人類在觀測引力波時意外發現了蟲洞的設定。

這個設定其實在《星際穿越》的劇本初稿中就有所體現。但諾蘭兄弟在修改劇本的時候，不得不對影片中的科學信息有所刪減，不至於讓觀眾在觀看電影的時候，「燒腦」得太過火候。

但索恩在自己的書里還是表示很遺憾，因為LIGO項目是在1983年，由他與麻省理工學院的雷納?威斯（Rainer Weiss）和加州理工學院的羅納德?德雷弗（RonaldDrever）聯合建立的。為了獲得引力波的第一例觀測，索恩制訂了LIGO的計劃和目標，用了20多年的時間才將其變為現實。

《星際迷航》沒有提到引力波但還是和昨天的大發現有關係

在《星際穿越》上映的時候，索恩預計人類會在10年之內首次實現對引力波的觀測，因此他在電影設定中，把發現蟲洞的時間安排在了2019年。現在，我們比索恩的估算提早了3年。我們不難想像索恩此刻的心情，至於引力波究竟對我們究竟意味著什麼，索恩也在解釋《星際穿越》背後的科學原理時，言簡意賅地表達了出來：

「到目前為止，人類對時空彎曲還不甚了解，幾乎沒有相關的實驗和觀測數據。這就是為什麼引力波尤其重要的原因：引力波源自於空間的彎曲，所以它們是探索宇宙彎曲的理想工具。」

初看上去，或許這還是關於宇宙的硬知識，但如果你是《星際迷航》系列的粉絲，就不難理解索恩為什麼這樣說了。

在科幻美劇和系列電影《星際迷航》里，各個太空文明的飛船，是通過「曲率引擎」在星際空間里來回穿梭的。這種引擎通過彎曲飛船前後的空間，達到光速移動，甚至超光速飛行的效果。

《星際迷航》中曲率引擎的原理，飛船通過彎曲前後的時空，達到光速飛行，甚至超光速飛行的效果。

雖然是上世紀60年代的科幻設想，但在上世紀末，科學家們發現，這種引擎其實並不違反廣義相對論中「光速最快」的限制。而到2008年，美國貝勒大學的物理學家認為，人類可以通過巨大的能量實現對空間的彎曲，進而使曲率引擎成為可能。

既然曲率引擎存在的基礎是改變空間，那麼我們無法不去暢想人類通過引力波學習、探索時空彎曲，並加以利用後的世界會變成什麼樣子。雖然光速旅行甚至超光速旅行的設想仍然是停留在文字上的思想實驗，但數百年後，萬一它實現了呢？

現在想想，「我們的征途是星辰大海。」似乎也不顯得那麼中二了。

來源：新浪科技

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