引力波 2017年諾貝爾物理學奬獲奬LIGO團隊的“故事” 能夠穿越星際的唯有引力波和愛 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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店鋪： 中信書店

齣版社： 中信齣版社

ISBN：9787508676999

商品編碼：18376573274

叢書名： 引力波

書名：引力波
定價：69.00元
作者：珍娜萊文
齣版社：中信齣版集團
齣版日期：2017-07
頁碼：312
裝幀：精裝
開本：16開
ISBN：9787508676999

《引力波》是迄今為止zui、zui一手、zui受LIGO項目官方認可的“引力波”讀物。一手的翔實資料，燒腦的科學知識，精彩的人性故事，堅毅的科學精神，生動呈現引力波長達14億光年的星際之旅。
李淼、張雙南、基普·索恩、曹軍國內外zui華麗的物理學與天文學大咖陣容聯袂力薦。
“能夠穿越星際的，唯有引力波和愛” ，《引力波》是一部關於引力波的編年史和科普大片，也是一個有情節、有聲音、有溫度的“”故事和一部劃時代的使命宣言。
引力波的發現，補全瞭愛因斯坦廣義相對論缺失的“zui後一塊拼圖”，是過去100年zui重要的宇宙學發現，LIGO項目組成員將是未來諾貝爾物理學奬的有力角逐者。

十幾億年前，在浩瀚宇宙的某個時空，兩個黑洞發生瞭碰撞。其中一個黑洞的質量是太陽的29倍，另一個是太陽的36倍，它們碰撞後閤並成一個大黑洞，質量達到太陽的60倍。黑洞碰撞是宇宙起源以來力zui大的天文事件之一，釋放齣的能量超過1021個太陽。黑洞閤並時，無數能量以引力波的形式，不停地嚮外傳播，在時空中蕩起層層漣漪。
1916年，阿爾伯特?愛因斯坦在一篇關於廣義相對論的論文中預言瞭引力波的存在。2015年9月，引力波經過長達14億光年的星際旅行來到瞭地球。
從伽利略用一架簡陋的望遠鏡觀察太陽開始，人類利用400多年來所拍攝的一係列靜止的太空照片，匯編成一部講述宇宙曆史的無聲電影。然而，所有望遠鏡都無法記錄黑洞碰撞的過程，人類能夠捕捉到的綫索可能就是時空振蕩發齣的聲音。
半個世紀之前，一股記錄宇宙聲音的熱潮悄然掀起。為瞭“在相當於地球周長1000億倍的距離上測量齣比人的頭發絲直徑還要小的長度變化”，為瞭給宇宙曆史這部無聲電影配上一張原聲大碟，許多科研人員全身心地投入到引力波探測實驗當中。
2015年9月和2016年2月，激光乾涉引力波天文颱（LIGO）兩次成功探測到引力波，證實瞭100年前愛因斯坦的預言。
在《引力波》一書中，作者珍娜?萊文再現瞭50多年來，LIGO科學閤作組織的科研人員在此過程中麵臨的睏難、經受的考驗和付齣的艱辛。引力波探測本來隻是一個有意思的思想實驗，但引起瞭雷納?韋斯、基普?索恩和羅納德?德雷弗的注意。為瞭把夢想變成現實，他們組建瞭一支規模達數百人的國際性研究團隊，建造瞭兩颱靈敏度非常高的巨型探測器。他們一直在跟時間賽跑，希望在愛因斯坦提齣引力波概念100周年紀念日到來之前，能聆聽到來自遙遠太空的“引力波藍調”。
珍娜?萊文在《引力波》一書中將這個精彩程度不亞於《星際穿越》的故事娓娓道來，以引人入勝的筆觸為我們描述瞭其間的驚奇、失望、成就、風險和人性。
《引力波》是一部關於引力波的編年史，有情節，有聲音，更有溫度。

推薦序          
V
第1章  黑洞碰撞    6
第2章  宇宙的聲音    9
第3章  廣義相對論    23
第4章  引力波探測先驅    36
第5章  錯誤的宣言    47
第6章  “40米”實驗室    56
第7章  藍皮書與三巨頭    64
第8章  發現脈衝星    74
第9章  實驗室裏的開拓者    82
第10章  漢福德天文颱    90
第11章  臭鼬工廠    101
第12章  霍金的賭局    114
第13章  羅生門事件    122
第14章  利文斯頓天文颱    131
第15章  一群探索宇宙奧秘的人    143
第16章  與時間賽跑

作者：（美國）珍娜?萊文（Janna Levin）
美國哥倫比亞大學巴納德學院的物理學和天文學教授，布魯剋林藝術與科學中心“先鋒工廠”（Pioneer Works）的科學總監。
她一直緻力於黑洞、宇宙的額外維度、時空與引力波的研究，齣版過《宇宙溯源》（How the Universe Got Its Spots）、《圖靈機狂人夢》（A Madman Dreams of Turing Machines）等著作。
2011年3月，她發錶瞭TED演講《宇宙的聲音》（The sound the universe makes）。2012年，她獲得古根海姆奬。

珍娜·萊文在深入瞭解引力波項目的基礎上，用細膩的筆觸描寫瞭項目背後的人文故事，介紹瞭一群滿懷希望、堅毅執著的科研人員。多年來，他們一直奮戰在科技前沿，不斷改進機器的靈敏度，努力探測阿爾伯特·愛因斯坦於1916年預言的引力波。終於，在愛因斯坦提齣引力波概念100周年紀念日到來之前，項目組探測到瞭引力波。作為一名專業的天體物理學者和黑洞專傢，她的寫作深入淺齣，生動易讀。
——雷納·韋斯，麻省理工學院物理學榮休教授

 

這部文筆優美的著作引領讀者透過“引力波的窗口”瞭解宇宙探索的奧秘，認知黑洞碰撞與時空彎麯引發的天文現象。作為引力波探索活動的參與者，我發現珍娜·萊文把我們的願景、奮鬥過程，以及在成功道路上剋服一切艱難險阻的精神都錶現得淋灕盡緻。我認為這是一部非常棒的作品。
——基普·索恩，著名理論物理學傢、《星際穿越》作者

如果亨特·湯普森（“剛左”之父）擠齣時間攻讀瞭物理學博士學位，並且對引力波産生瞭濃厚興趣，他就有可能寫齣這樣一本書。當然，這隻是假設。珍娜·萊文的這部著作睿智、新穎，道齣瞭引力波科研人員的心聲。
——艾倫·萊特曼，麻省理工學院物理學教授、《偶然的宇宙》作者

這部精彩的作品是科學與紀實電影的結閤體。珍娜·萊文把我們帶進瞭一個令人陶醉的世界：科研人員絞盡腦汁，試圖探測宇宙的聲音——引力波。故事的主綫是監測……是有史以來zui靈敏、zui堅決、zui執著的監測。作者的觀察深入敏銳，文筆熱情奔放，對科學探索的描寫具有很強的故事性和感染力。
——史蒂夫·斯托加茨，康奈爾大學數學教授、《x的奇幻之旅》作者
引力波探測器LIGO的成就不亞於伽利略四百年前望遠鏡取得的開創性成就，背後的曆程和故事隻有一些具備特的人纔能得知，而作者正是這樣的一位天文學傢，更加難得的是，作者還是一位善於講故事的人。
——李淼，中山大學教授

直接探測到引力波被我稱為2016年zui美的科學事件，不齣意外今年將獲得諾貝爾物理學奬。我也曾經“嘲笑”他們這麼多年來能夠“自娛自樂”地堅持下來。這本書講的正是這些傳奇故事！

——張雙南 中國科學院高能物理研究所天文學傢

 

第yi章 黑洞碰撞

 

    在宇宙的某個地方，兩個黑洞發生瞭碰撞。這兩個黑洞與恒星的質量差不多，體積卻隻有一般城市那麼大，是真正意義上的黑洞（裏麵空蕩蕩的，沒有一絲光）。在碰撞發生前的zui後幾秒鍾裏，它們在引力作用下一起繞著zui終接觸點完成瞭數韆次的鏇轉，使時空發生瞭劇烈振蕩。碰撞之後，這兩個黑洞閤並到一起，形成瞭一個更大的黑洞。黑洞碰撞是宇宙誕生之後力zui大的一個現象，釋放齣的能量超過1021 個太陽。碰撞發生時一片黑暗，爆炸産生的所有能量都不會以光的形式逸齣，所以用任何望遠鏡都無法觀察到。
黑洞閤並時，無數能量以純引力，也就是引力波的形式，不停地嚮四周傳播，時空受到擾動而泛起漣漪。但是，即使有宇航員正好在附近，他也不會看見任何異常現象。不過，他所在的空間會發生鈴振現象，對他擠壓、拉伸，使他的身形發生變化。如果靠得足夠近，他的聽覺器官會隨之振動，也就是說，他可以“聽見”引力波。在空無一物的黑暗中，他可以聽見時空發齣的聲音（如果黑洞沒有奪走他的生命）。引力波就像不需要物質媒介的聲音，在黑洞相互碰撞時，就會發齣這樣的聲音。
沒有人聽過引力波的聲音，也沒有任何儀器留下清楚無誤的記錄。雖然引力波以光速傳播，但是從碰撞點傳播到地球可能需要10 億年的時間。在到達地球之前，黑洞碰撞發齣的聲音已經非常微弱瞭，以至於用語言根本無法形容，如此微弱的聲音我們肯定難以察覺。在引力波抵達地球時，空間的鳴響會引起距離的相對變化，在相當於三個地球並排的跨度上位移一個原子核的寬度。
半個世紀之前，一股記錄天空中各種聲音的潮流悄然興起。LIGO（激光乾涉引力波天文颱）是美國國傢科學基金會（NSF，為基礎性科學研究提供支持的美國聯邦政府獨立機構）迄今為止投入zui多的項目，包括兩颱探測器，分彆位於華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓，各占地4 平方公裏。LIGO的綜閤成本超過10 億美元，參與閤作的全球科學傢和工程師有數百人之多，是所在專業領域幾十年來科技創新工作的一個標誌性成果。在過去幾年裏，為瞭提升探測能力，這兩颱機器都處於脫機狀態。一名實驗人員告訴我，機器的所有部件都被更換瞭，除瞭那個空空如也的管道（真空管）。與此同時，世界各地的科研團隊都在進行緊張的計算，希望可以預測宇宙zui喧鬧的狀態何時到來。
理論學傢則利用這段時間設計數據算法，建立數據庫，並想盡辦法充分利用這些工具。為瞭“在相當於地球周長1 000 億倍的距離範圍內測量齣比人的頭發的直徑還要小的變化”，許多科研人員全身心地投入其中。
如果探測到引力波，人們有望在隨後幾年裏取得豐碩的成果，因此位於地球上的天文颱渴望記錄天文巨變從不同方嚮、不同距離傳到地球上的聲音。死星發生碰撞，古老的恒星發生爆炸，還有曾經發生的宇宙大爆炸，所有這些高衝擊強度的混亂狀況都有可能引起時空振蕩。從伽利略用一架簡陋的望遠鏡觀察太陽開始，人類把400 年來拍攝的一係列靜止的天空照片，匯編成一部講述宇宙曆史的無聲電影。在這些天文颱投入使用期間，科學傢們將為這部電影配上一首不是很悅耳卻非常熱鬧的主題麯。
在這個嘗試測量時空形態微弱變化的具有裏程碑意義的實驗中，我身兼數職：首先是作為一名科研人員，希望為一個龐大的科學領域做齣自己的貢獻；其次是作為一名初學者，希望深入瞭解乾涉儀；zui後是作為一名作者，用手中的筆記錄人類在黑洞研究活動中取得的重大進展。隨著全球範圍內爭相建造引力波天文颱的熱度逐漸消減，這個領域即將有重大發現的前景牢牢地吸引瞭人們的注意力。不過，仍然有人強烈懷疑它zui終能否取得成功。
盡管在開始的時候，LIGO項目麵臨諸多睏難：爭議不斷，科學傢錶示反對，團隊內部鬥爭十分激烈，技術上也一籌莫展。但是，LIGO項目沒有被擊垮，而是擺脫瞭陰影，不斷變強，走上瞭發展的道路。50 年前，使用一個無比龐大的機器去捕捉極其微弱的聲音，還僅僅是人們的一個遙遠的夢想，而現在已經萬事俱備，隻欠東風瞭。在20 世紀60 年代，這個靈光乍現而來的思想實驗仿佛一首令人莞爾的俳句詩，而現在它已經變成由金屬和玻璃製成的實物。2015 年鞦，在愛因斯坦提齣引力波預言的100 周年之際，改進後的LIGO探測器開始記錄太空傳來的聲音。在一兩年（也有可能是三年）之內，這些機器就會達到zui靈敏的狀態。
上一代的機器證明這個概念是可行的，但成功卻不是唾手可得的，因為大自然並不總是按人類的意願行事。這些高精尖的機器可以自動鎖定目標，也可以由人來完成調整、修正、校準等操作。如今，這些機器靜靜地等待著捕捉某個非同尋常的信號，科學傢們也摒除疑念，堅持完成zui後的工作。
本書既是一部引力波編年史（是宇宙曆史的有聲記錄，也是為那部無聲電影譜寫的主題麯），又是獻給那些矢誌不渝、堅持不懈的實驗人員，以及愚公移山式科學精神的一首贊歌。

 

 

書籍簡介：《引力波：2017年諾貝爾物理學奬獲奬LIGO團隊的“故事”》 探索宇宙深處的迴響，見證人類智慧的極限突破 本書以引人入勝的敘事手法，深入剖析瞭2017年諾貝爾物理學奬授予雷納·韋斯（Rainer Weiss）、巴裏·巴裏什（Barry C. Barish）以及基普·索恩（Kip S. Thorne）——即激光乾涉引力波天文颱（LIGO）背後的三位核心人物——的非凡曆程。這不是一部枯燥的教科書，而是一部關於執著、遠見與團隊協作的史詩，它完整記錄瞭人類如何從愛因斯坦的理論預言，一步步走嚮親手“捕捉”到時空漣漪的激動人心的全過程。 一、從愛因斯坦的幽靈到現實的捕捉：世紀難題的漫長伏筆 故事的起點，是百年前愛因斯坦廣義相對論中那個最桀驁不馴的預言：引力波。這些由宇宙中最劇烈事件——如黑洞閤並、中子星碰撞——所産生的時空漣漪，以光速傳播，卻又極其微弱，仿佛宇宙深處發齣的隻有耳語。 本書詳盡描繪瞭科學傢們在二十世紀中後期如何艱難地試圖將這“幽靈般的波動”從背景噪音中分離齣來。我們看到的是一群不被主流科學界完全理解的“夢想傢”。他們麵對的挑戰是前所未有的：如何建造齣能夠測量比質子直徑小韆分之一的距離變化的儀器？ 二、LIGO的誕生與漫長的等待：工程學的奇跡與人性的考驗 核心章節聚焦於LIGO的工程實踐。LIGO並非一個簡單的實驗室，而是橫跨美國東西海岸，由兩個相隔三韆公裏的巨型探測器（分彆位於華盛頓州的漢福德和路易斯安那州的利文斯頓）組成的精密係統。 書中細緻描繪瞭韋斯、索恩和巴裏什如何剋服資金短缺、技術瓶頸和漫長的時間跨度（從概念提齣到實際運行曆時數十年）。讀者將跟隨項目領導者，體會他們在一次次失敗的測試中如何堅持，如何說服政府和國際夥伴投入巨額資金，支持一個“可能永遠無法成功”的科學項目。這裏展現的不僅是物理學的突破，更是人類在宏大工程麵前展現齣的非凡毅力與說服力。 三、閤作的藝術：一個龐大科學共同體的崛起 LIGO的成功不僅僅是三位領導者的功勞，它是一個由全球數百名科學傢、工程師和技術人員組成的龐大閤作網絡的勝利。本書深入刻畫瞭這種現代科學閤作的模式。在數據處理、噪聲抑製和信號確認的復雜過程中，成韆上萬的閤作者如何協調一緻，確保探測到的信號是真實的宇宙事件，而非地球震動、交通乾擾或儀器的微小故障。 書中詳述瞭在2015年9月14日，人類第一次成功捕獲引力波信號——GW150914——前後的緊張氣氛。從最初的警報響起，到團隊成員徹夜未眠地反復驗證數據，再到最終確認兩個黑洞的史詩性閤並，這一過程是對科學嚴謹性與團隊信任的終極考驗。 四、新時代的開啓：從聽覺到視覺的宇宙學革命 引力波的發現標誌著人類觀測宇宙的方式發生瞭一次根本性的轉變。在此之前，我們主要依賴電磁波（光、射電波、X射綫等）來瞭解宇宙；而引力波則像一套全新的“耳朵”，讓我們第一次能夠“聽見”那些不發光的、劇烈運動的天體（如黑洞），它們不再隱匿於光綫背後。 本書隨後將目光投嚮2017年8月17日對雙中子星閤並（GW170817）的探測。這次事件的非凡之處在於，LIGO第一次實現瞭“多信使天文學”——引力波信號與電磁波信號（伽馬射綫暴、可見光餘暉）的同步觀測。這不僅證實瞭愛因斯坦的理論在極端條件下的正確性，更開啓瞭理解元素起源（如金和鉑的形成）和宇宙演化的全新路徑。 五、超越技術：科學傢們的個人世界與信念支撐 在這部恢弘的技術敘事之下，本書並未忽視對三位諾奬得主個人精神世界的探索。 雷納·韋斯：對原理的深刻洞察和對精確測量的偏執追求。 巴裏·巴裏什：在項目最艱難時期，作為“項目經理”和“外交官”，確保LIGO項目不至於在政治和資金的泥潭中夭摺。 基普·索恩：將廣義相對論的深層理論轉化為可被實驗驗證的工程藍圖，是理論與實踐的橋梁。 本書帶領讀者思考，是什麼樣的信念能夠支撐一代科學傢為之奮鬥五十年？答案或許在於人類對未知宇宙邊界永不滿足的好奇心，以及對基礎科學真理的無畏追逐。 總結 《引力波：2017年諾貝爾物理學奬獲奬LIGO團隊的“故事”》是一部裏程碑式的作品，它將尖端的物理學概念、復雜的人類工程學挑戰，以及科學傢們不屈的個人奮鬥史完美地交織在一起。它不僅是關於一次偉大的發現，更是關於科學如何通過耐心、堅持和全球協作，將最宏偉的夢想變為可觸摸的現實的真實寫照。閱讀它，你將感受到人類智慧在理解時空結構這一終極問題上所能達到的巔峰高度。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是，人類對“不可見之物”的洞察力，纔是文明進步真正的驅動力。引力波，這種連愛因斯坦都曾猶豫是否能被直接觀測到的時空漣漪，如今被LIGO團隊以近乎神跡的方式捕獲，這本身就充滿瞭戲劇張力。這本書巧妙地避開瞭枯燥的物理學細節，而是聚焦於“人”——那些在巨大、冰冷的科學儀器旁，懷揣著近乎偏執的信念的人們。它描繪瞭一個充滿人性光輝的群體畫像：有固執己見的先驅，有在數據海洋中迷失又重生的年輕學者，有在不同文化背景下為瞭共同目標而努力的國際閤作者。我尤其被那些描述他們如何設計、建造和微調那些比人類頭發絲還要精確的激光乾涉儀的段落所吸引。那哪裏是工程學，那簡直是煉金術，是對自然界最微小振動的極緻敬畏。整本書的敘事節奏把握得極佳，從概念的誕生到技術瓶頸的突破，再到最終發現的那個“嘀”聲，每一步都像精心編排的樂章，讓人屏息凝神，迴味無窮。它讓我深刻理解到，真正的科學突破，往往誕生於對既有世界觀的勇敢挑戰和不懈的細節打磨之中。

評分☆☆☆☆☆

我必須強調這本書在“鋪墊”上的功力。它沒有急於展示結果，而是花瞭大量的篇幅構建瞭一個“為什麼我們必須尋找引力波”的哲學和科學背景。通過迴顧從伽利略到牛頓，再到愛因斯坦的科學史脈絡，作者成功地將LIGO的發現放置在瞭人類認知史的一個關鍵轉摺點上。你讀完會有一種強烈的預感——這不是一個普通的科學事件，而是一個新的“感官”的開啓。它讓我們從一個純粹的光學世界，邁入瞭一個全新的“時空振動”感知維度。這種對“新感覺”的描繪，極大地激發瞭讀者的想象力，讓我們不再滿足於“看”宇宙，而是渴望“聽”宇宙的低語。這本書最成功之處在於，它讓一個原本極其晦澀的物理學突破，變成瞭一個關於人類探索精神的、激動人心的現代神話，讓人讀完後，對宇宙萬物的聯係充滿瞭全新的敬畏感和探索欲。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構處理得非常高明，它沒有采用簡單的綫性時間敘事，而是像一個多維度的聲波圖譜，將曆史的迴溯、技術的演進和人物的內心掙紮編織在一起。我感覺自己像個時間旅行者，一會兒置身於上世紀六十年代對引力波理論的初步構想，一會兒又猛然被拉迴到二十一世紀初，見證那颱龐大而精密的機器如何被部署到地球的兩端。更讓我震撼的是，它清晰地展現瞭“科學共同體”的運作模式——那種既包含激烈辯論和競爭，又充滿瞭深厚友誼與相互支持的復雜生態。那些為瞭解決一個振動噪音而進行的“地毯式排查”，那些為瞭獲得下一輪資金支持而進行的艱難陳述，都讓人真實地感受到科學研究的艱辛遠超想象。書中的筆觸尤其細膩地描繪瞭團隊如何應對“預見性偏見”的陷阱，如何在海量數據中保持清醒和客觀。它不是在頌揚一個孤膽英雄，而是在贊美一個漫長、集體、充滿汗水和智慧的接力賽，這使得整個獲奬故事更具重量感和感染力。

評分☆☆☆☆☆

這本《引力波》的書名本身就帶著一種宏大而神秘的氣息，讓人忍不住想一頭紮進那個關於宇宙最深層秘密的探索之中。我常常在想，人類的認知邊界究竟在哪裏？當我們凝視星空時，除瞭看到那些閃爍的光點，我們還能“聽”到什麼？這本書似乎正試圖迴答這樣一個哲學性的問題。從我初翻開它的那一刻起，那種撲麵而來的，關於人類智慧如何突破技術極限，捕捉到宇宙誕生之初的漣漪的震撼感，就一直縈繞心頭。它不僅僅是一部硬核的科學傳記，更像是一部關於執著、耐心與夢想如何最終凝結成顛覆性發現的史詩。那些隱藏在復雜數學公式和精密儀器背後的，是無數科學傢幾十年如一日的堅守，是團隊協作的偉大力量。閱讀的過程中，我仿佛能感受到他們麵對無數次失敗和質疑時的沮喪，以及最終捕捉到那微弱信號時的狂喜。這本書將科學探索的浪漫主義與嚴謹的邏輯推理完美地融閤在一起，讓非專業人士也能領略到這場跨越半個多世紀的追逐戰的精彩與不易。那種感覺，就像親身經曆瞭一場漫長而壯闊的星際旅行，最終抵達瞭一個全新的認知高地。

評分☆☆☆☆☆

從文學角度來看，作者對“等待”這一主題的刻畫入木三分。引力波的信號是如此稀有、如此短暫，以至於“等待”成為瞭LIGO團隊生活的底色。這本書成功地將這種物理上的等待，轉化為瞭精神上的煎熬與升華。它探討瞭如何在一個長期沒有“明確迴報”的領域中保持動力，這對於任何一個身處長期項目中的人來說，都具有極強的啓發意義。我讀到那些科學傢們如何在日常生活——傢庭聚會、清晨的咖啡時間——中仍然心係那些遙遠的星體碰撞時，我意識到，真正的熱愛是無法被時間或距離磨滅的。這種滲透到生命每一個角落的專注，纔是催生偉大發現的“燃料”。這本書的語言風格沉穩而富有韻律，它以一種近乎詩意的筆調描述瞭宇宙尺度的事件，卻又用最樸實的語言記錄瞭實驗室裏的日常瑣事，這種對比極具張力，讓人在敬畏之餘，也感到一種親切的共鳴。