引力波 2017年诺贝尔物理学奖获奖LIGO团队的“故事” 能够穿越星际的唯有引力波和爱 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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店铺： 中信书店

出版社： 中信出版社

ISBN：9787508676999

商品编码：18376573274

丛书名： 引力波

书名：引力波
定价：69.00元
作者：珍娜莱文
出版社：中信出版集团
出版日期：2017-07
页码：312
装帧：精装
开本：16开
ISBN：9787508676999

《引力波》是迄今为止zui、zui一手、zui受LIGO项目官方认可的“引力波”读物。一手的翔实资料，烧脑的科学知识，精彩的人性故事，坚毅的科学精神，生动呈现引力波长达14亿光年的星际之旅。
李淼、张双南、基普·索恩、曹军国内外zui华丽的物理学与天文学大咖阵容联袂力荐。
“能够穿越星际的，唯有引力波和爱” ，《引力波》是一部关于引力波的编年史和科普大片，也是一个有情节、有声音、有温度的“”故事和一部划时代的使命宣言。
引力波的发现，补全了爱因斯坦广义相对论缺失的“zui后一块拼图”，是过去100年zui重要的宇宙学发现，LIGO项目组成员将是未来诺贝尔物理学奖的有力角逐者。

十几亿年前，在浩瀚宇宙的某个时空，两个黑洞发生了碰撞。其中一个黑洞的质量是太阳的29倍，另一个是太阳的36倍，它们碰撞后合并成一个大黑洞，质量达到太阳的60倍。黑洞碰撞是宇宙起源以来力zui大的天文事件之一，释放出的能量超过1021个太阳。黑洞合并时，无数能量以引力波的形式，不停地向外传播，在时空中荡起层层涟漪。
1916年，阿尔伯特?爱因斯坦在一篇关于广义相对论的论文中预言了引力波的存在。2015年9月，引力波经过长达14亿光年的星际旅行来到了地球。
从伽利略用一架简陋的望远镜观察太阳开始，人类利用400多年来所拍摄的一系列静止的太空照片，汇编成一部讲述宇宙历史的无声电影。然而，所有望远镜都无法记录黑洞碰撞的过程，人类能够捕捉到的线索可能就是时空振荡发出的声音。
半个世纪之前，一股记录宇宙声音的热潮悄然掀起。为了“在相当于地球周长1000亿倍的距离上测量出比人的头发丝直径还要小的长度变化”，为了给宇宙历史这部无声电影配上一张原声大碟，许多科研人员全身心地投入到引力波探测实验当中。
2015年9月和2016年2月，激光干涉引力波天文台（LIGO）两次成功探测到引力波，证实了100年前爱因斯坦的预言。
在《引力波》一书中，作者珍娜?莱文再现了50多年来，LIGO科学合作组织的科研人员在此过程中面临的困难、经受的考验和付出的艰辛。引力波探测本来只是一个有意思的思想实验，但引起了雷纳?韦斯、基普?索恩和罗纳德?德雷弗的注意。为了把梦想变成现实，他们组建了一支规模达数百人的国际性研究团队，建造了两台灵敏度非常高的巨型探测器。他们一直在跟时间赛跑，希望在爱因斯坦提出引力波概念100周年纪念日到来之前，能聆听到来自遥远太空的“引力波蓝调”。
珍娜?莱文在《引力波》一书中将这个精彩程度不亚于《星际穿越》的故事娓娓道来，以引人入胜的笔触为我们描述了其间的惊奇、失望、成就、风险和人性。
《引力波》是一部关于引力波的编年史，有情节，有声音，更有温度。

推荐序          
V
第1章  黑洞碰撞    6
第2章  宇宙的声音    9
第3章  广义相对论    23
第4章  引力波探测先驱    36
第5章  错误的宣言    47
第6章  “40米”实验室    56
第7章  蓝皮书与三巨头    64
第8章  发现脉冲星    74
第9章  实验室里的开拓者    82
第10章  汉福德天文台    90
第11章  臭鼬工厂    101
第12章  霍金的赌局    114
第13章  罗生门事件    122
第14章  利文斯顿天文台    131
第15章  一群探索宇宙奥秘的人    143
第16章  与时间赛跑

作者：（美国）珍娜?莱文（Janna Levin）
美国哥伦比亚大学巴纳德学院的物理学和天文学教授，布鲁克林艺术与科学中心“先锋工厂”（Pioneer Works）的科学总监。
她一直致力于黑洞、宇宙的额外维度、时空与引力波的研究，出版过《宇宙溯源》（How the Universe Got Its Spots）、《图灵机狂人梦》（A Madman Dreams of Turing Machines）等著作。
2011年3月，她发表了TED演讲《宇宙的声音》（The sound the universe makes）。2012年，她获得古根海姆奖。

珍娜·莱文在深入了解引力波项目的基础上，用细腻的笔触描写了项目背后的人文故事，介绍了一群满怀希望、坚毅执着的科研人员。多年来，他们一直奋战在科技前沿，不断改进机器的灵敏度，努力探测阿尔伯特·爱因斯坦于1916年预言的引力波。终于，在爱因斯坦提出引力波概念100周年纪念日到来之前，项目组探测到了引力波。作为一名专业的天体物理学者和黑洞专家，她的写作深入浅出，生动易读。
——雷纳·韦斯，麻省理工学院物理学荣休教授

 

这部文笔优美的著作引领读者透过“引力波的窗口”了解宇宙探索的奥秘，认知黑洞碰撞与时空弯曲引发的天文现象。作为引力波探索活动的参与者，我发现珍娜·莱文把我们的愿景、奋斗过程，以及在成功道路上克服一切艰难险阻的精神都表现得淋漓尽致。我认为这是一部非常棒的作品。
——基普·索恩，著名理论物理学家、《星际穿越》作者

如果亨特·汤普森（“刚左”之父）挤出时间攻读了物理学博士学位，并且对引力波产生了浓厚兴趣，他就有可能写出这样一本书。当然，这只是假设。珍娜·莱文的这部著作睿智、新颖，道出了引力波科研人员的心声。
——艾伦·莱特曼，麻省理工学院物理学教授、《偶然的宇宙》作者

这部精彩的作品是科学与纪实电影的结合体。珍娜·莱文把我们带进了一个令人陶醉的世界：科研人员绞尽脑汁，试图探测宇宙的声音——引力波。故事的主线是监测……是有史以来zui灵敏、zui坚决、zui执着的监测。作者的观察深入敏锐，文笔热情奔放，对科学探索的描写具有很强的故事性和感染力。
——史蒂夫·斯托加茨，康奈尔大学数学教授、《x的奇幻之旅》作者
引力波探测器LIGO的成就不亚于伽利略四百年前望远镜取得的开创性成就，背后的历程和故事只有一些具备特的人才能得知，而作者正是这样的一位天文学家，更加难得的是，作者还是一位善于讲故事的人。
——李淼，中山大学教授

直接探测到引力波被我称为2016年zui美的科学事件，不出意外今年将获得诺贝尔物理学奖。我也曾经“嘲笑”他们这么多年来能够“自娱自乐”地坚持下来。这本书讲的正是这些传奇故事！

——张双南 中国科学院高能物理研究所天文学家

 

第yi章 黑洞碰撞

 

    在宇宙的某个地方，两个黑洞发生了碰撞。这两个黑洞与恒星的质量差不多，体积却只有一般城市那么大，是真正意义上的黑洞（里面空荡荡的，没有一丝光）。在碰撞发生前的zui后几秒钟里，它们在引力作用下一起绕着zui终接触点完成了数千次的旋转，使时空发生了剧烈振荡。碰撞之后，这两个黑洞合并到一起，形成了一个更大的黑洞。黑洞碰撞是宇宙诞生之后力zui大的一个现象，释放出的能量超过1021 个太阳。碰撞发生时一片黑暗，爆炸产生的所有能量都不会以光的形式逸出，所以用任何望远镜都无法观察到。
黑洞合并时，无数能量以纯引力，也就是引力波的形式，不停地向四周传播，时空受到扰动而泛起涟漪。但是，即使有宇航员正好在附近，他也不会看见任何异常现象。不过，他所在的空间会发生铃振现象，对他挤压、拉伸，使他的身形发生变化。如果靠得足够近，他的听觉器官会随之振动，也就是说，他可以“听见”引力波。在空无一物的黑暗中，他可以听见时空发出的声音（如果黑洞没有夺走他的生命）。引力波就像不需要物质媒介的声音，在黑洞相互碰撞时，就会发出这样的声音。
没有人听过引力波的声音，也没有任何仪器留下清楚无误的记录。虽然引力波以光速传播，但是从碰撞点传播到地球可能需要10 亿年的时间。在到达地球之前，黑洞碰撞发出的声音已经非常微弱了，以至于用语言根本无法形容，如此微弱的声音我们肯定难以察觉。在引力波抵达地球时，空间的鸣响会引起距离的相对变化，在相当于三个地球并排的跨度上位移一个原子核的宽度。
半个世纪之前，一股记录天空中各种声音的潮流悄然兴起。LIGO（激光干涉引力波天文台）是美国国家科学基金会（NSF，为基础性科学研究提供支持的美国联邦政府独立机构）迄今为止投入zui多的项目，包括两台探测器，分别位于华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿，各占地4 平方公里。LIGO的综合成本超过10 亿美元，参与合作的全球科学家和工程师有数百人之多，是所在专业领域几十年来科技创新工作的一个标志性成果。在过去几年里，为了提升探测能力，这两台机器都处于脱机状态。一名实验人员告诉我，机器的所有部件都被更换了，除了那个空空如也的管道（真空管）。与此同时，世界各地的科研团队都在进行紧张的计算，希望可以预测宇宙zui喧闹的状态何时到来。
理论学家则利用这段时间设计数据算法，建立数据库，并想尽办法充分利用这些工具。为了“在相当于地球周长1 000 亿倍的距离范围内测量出比人的头发的直径还要小的变化”，许多科研人员全身心地投入其中。
如果探测到引力波，人们有望在随后几年里取得丰硕的成果，因此位于地球上的天文台渴望记录天文巨变从不同方向、不同距离传到地球上的声音。死星发生碰撞，古老的恒星发生爆炸，还有曾经发生的宇宙大爆炸，所有这些高冲击强度的混乱状况都有可能引起时空振荡。从伽利略用一架简陋的望远镜观察太阳开始，人类把400 年来拍摄的一系列静止的天空照片，汇编成一部讲述宇宙历史的无声电影。在这些天文台投入使用期间，科学家们将为这部电影配上一首不是很悦耳却非常热闹的主题曲。
在这个尝试测量时空形态微弱变化的具有里程碑意义的实验中，我身兼数职：首先是作为一名科研人员，希望为一个庞大的科学领域做出自己的贡献；其次是作为一名初学者，希望深入了解干涉仪；zui后是作为一名作者，用手中的笔记录人类在黑洞研究活动中取得的重大进展。随着全球范围内争相建造引力波天文台的热度逐渐消减，这个领域即将有重大发现的前景牢牢地吸引了人们的注意力。不过，仍然有人强烈怀疑它zui终能否取得成功。
尽管在开始的时候，LIGO项目面临诸多困难：争议不断，科学家表示反对，团队内部斗争十分激烈，技术上也一筹莫展。但是，LIGO项目没有被击垮，而是摆脱了阴影，不断变强，走上了发展的道路。50 年前，使用一个无比庞大的机器去捕捉极其微弱的声音，还仅仅是人们的一个遥远的梦想，而现在已经万事俱备，只欠东风了。在20 世纪60 年代，这个灵光乍现而来的思想实验仿佛一首令人莞尔的俳句诗，而现在它已经变成由金属和玻璃制成的实物。2015 年秋，在爱因斯坦提出引力波预言的100 周年之际，改进后的LIGO探测器开始记录太空传来的声音。在一两年（也有可能是三年）之内，这些机器就会达到zui灵敏的状态。
上一代的机器证明这个概念是可行的，但成功却不是唾手可得的，因为大自然并不总是按人类的意愿行事。这些高精尖的机器可以自动锁定目标，也可以由人来完成调整、修正、校准等操作。如今，这些机器静静地等待着捕捉某个非同寻常的信号，科学家们也摒除疑念，坚持完成zui后的工作。
本书既是一部引力波编年史（是宇宙历史的有声记录，也是为那部无声电影谱写的主题曲），又是献给那些矢志不渝、坚持不懈的实验人员，以及愚公移山式科学精神的一首赞歌。

 

 

书籍简介：《引力波：2017年诺贝尔物理学奖获奖LIGO团队的“故事”》 探索宇宙深处的回响，见证人类智慧的极限突破 本书以引人入胜的叙事手法，深入剖析了2017年诺贝尔物理学奖授予雷纳·韦斯（Rainer Weiss）、巴里·巴里什（Barry C. Barish）以及基普·索恩（Kip S. Thorne）——即激光干涉引力波天文台（LIGO）背后的三位核心人物——的非凡历程。这不是一部枯燥的教科书，而是一部关于执着、远见与团队协作的史诗，它完整记录了人类如何从爱因斯坦的理论预言，一步步走向亲手“捕捉”到时空涟漪的激动人心的全过程。 一、从爱因斯坦的幽灵到现实的捕捉：世纪难题的漫长伏笔 故事的起点，是百年前爱因斯坦广义相对论中那个最桀骜不驯的预言：引力波。这些由宇宙中最剧烈事件——如黑洞合并、中子星碰撞——所产生的时空涟漪，以光速传播，却又极其微弱，仿佛宇宙深处发出的只有耳语。 本书详尽描绘了科学家们在二十世纪中后期如何艰难地试图将这“幽灵般的波动”从背景噪音中分离出来。我们看到的是一群不被主流科学界完全理解的“梦想家”。他们面对的挑战是前所未有的：如何建造出能够测量比质子直径小千分之一的距离变化的仪器？ 二、LIGO的诞生与漫长的等待：工程学的奇迹与人性的考验 核心章节聚焦于LIGO的工程实践。LIGO并非一个简单的实验室，而是横跨美国东西海岸，由两个相隔三千公里的巨型探测器（分别位于华盛顿州的汉福德和路易斯安那州的利文斯顿）组成的精密系统。 书中细致描绘了韦斯、索恩和巴里什如何克服资金短缺、技术瓶颈和漫长的时间跨度（从概念提出到实际运行历时数十年）。读者将跟随项目领导者，体会他们在一次次失败的测试中如何坚持，如何说服政府和国际伙伴投入巨额资金，支持一个“可能永远无法成功”的科学项目。这里展现的不仅是物理学的突破，更是人类在宏大工程面前展现出的非凡毅力与说服力。 三、合作的艺术：一个庞大科学共同体的崛起 LIGO的成功不仅仅是三位领导者的功劳，它是一个由全球数百名科学家、工程师和技术人员组成的庞大合作网络的胜利。本书深入刻画了这种现代科学合作的模式。在数据处理、噪声抑制和信号确认的复杂过程中，成千上万的合作者如何协调一致，确保探测到的信号是真实的宇宙事件，而非地球震动、交通干扰或仪器的微小故障。 书中详述了在2015年9月14日，人类第一次成功捕获引力波信号——GW150914——前后的紧张气氛。从最初的警报响起，到团队成员彻夜未眠地反复验证数据，再到最终确认两个黑洞的史诗性合并，这一过程是对科学严谨性与团队信任的终极考验。 四、新时代的开启：从听觉到视觉的宇宙学革命 引力波的发现标志着人类观测宇宙的方式发生了一次根本性的转变。在此之前，我们主要依赖电磁波（光、射电波、X射线等）来了解宇宙；而引力波则像一套全新的“耳朵”，让我们第一次能够“听见”那些不发光的、剧烈运动的天体（如黑洞），它们不再隐匿于光线背后。 本书随后将目光投向2017年8月17日对双中子星合并（GW170817）的探测。这次事件的非凡之处在于，LIGO第一次实现了“多信使天文学”——引力波信号与电磁波信号（伽马射线暴、可见光余晖）的同步观测。这不仅证实了爱因斯坦的理论在极端条件下的正确性，更开启了理解元素起源（如金和铂的形成）和宇宙演化的全新路径。 五、超越技术：科学家们的个人世界与信念支撑 在这部恢弘的技术叙事之下，本书并未忽视对三位诺奖得主个人精神世界的探索。 雷纳·韦斯：对原理的深刻洞察和对精确测量的偏执追求。 巴里·巴里什：在项目最艰难时期，作为“项目经理”和“外交官”，确保LIGO项目不至于在政治和资金的泥潭中夭折。 基普·索恩：将广义相对论的深层理论转化为可被实验验证的工程蓝图，是理论与实践的桥梁。 本书带领读者思考，是什么样的信念能够支撑一代科学家为之奋斗五十年？答案或许在于人类对未知宇宙边界永不满足的好奇心，以及对基础科学真理的无畏追逐。 总结 《引力波：2017年诺贝尔物理学奖获奖LIGO团队的“故事”》是一部里程碑式的作品，它将尖端的物理学概念、复杂的人类工程学挑战，以及科学家们不屈的个人奋斗史完美地交织在一起。它不仅是关于一次伟大的发现，更是关于科学如何通过耐心、坚持和全球协作，将最宏伟的梦想变为可触摸的现实的真实写照。阅读它，你将感受到人类智慧在理解时空结构这一终极问题上所能达到的巅峰高度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构处理得非常高明，它没有采用简单的线性时间叙事，而是像一个多维度的声波图谱，将历史的回溯、技术的演进和人物的内心挣扎编织在一起。我感觉自己像个时间旅行者，一会儿置身于上世纪六十年代对引力波理论的初步构想，一会儿又猛然被拉回到二十一世纪初，见证那台庞大而精密的机器如何被部署到地球的两端。更让我震撼的是，它清晰地展现了“科学共同体”的运作模式——那种既包含激烈辩论和竞争，又充满了深厚友谊与相互支持的复杂生态。那些为了解决一个振动噪音而进行的“地毯式排查”，那些为了获得下一轮资金支持而进行的艰难陈述，都让人真实地感受到科学研究的艰辛远超想象。书中的笔触尤其细腻地描绘了团队如何应对“预见性偏见”的陷阱，如何在海量数据中保持清醒和客观。它不是在颂扬一个孤胆英雄，而是在赞美一个漫长、集体、充满汗水和智慧的接力赛，这使得整个获奖故事更具重量感和感染力。

评分☆☆☆☆☆

这本《引力波》的书名本身就带着一种宏大而神秘的气息，让人忍不住想一头扎进那个关于宇宙最深层秘密的探索之中。我常常在想，人类的认知边界究竟在哪里？当我们凝视星空时，除了看到那些闪烁的光点，我们还能“听”到什么？这本书似乎正试图回答这样一个哲学性的问题。从我初翻开它的那一刻起，那种扑面而来的，关于人类智慧如何突破技术极限，捕捉到宇宙诞生之初的涟漪的震撼感，就一直萦绕心头。它不仅仅是一部硬核的科学传记，更像是一部关于执着、耐心与梦想如何最终凝结成颠覆性发现的史诗。那些隐藏在复杂数学公式和精密仪器背后的，是无数科学家几十年如一日的坚守，是团队协作的伟大力量。阅读的过程中，我仿佛能感受到他们面对无数次失败和质疑时的沮丧，以及最终捕捉到那微弱信号时的狂喜。这本书将科学探索的浪漫主义与严谨的逻辑推理完美地融合在一起，让非专业人士也能领略到这场跨越半个多世纪的追逐战的精彩与不易。那种感觉，就像亲身经历了一场漫长而壮阔的星际旅行，最终抵达了一个全新的认知高地。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是，人类对“不可见之物”的洞察力，才是文明进步真正的驱动力。引力波，这种连爱因斯坦都曾犹豫是否能被直接观测到的时空涟漪，如今被LIGO团队以近乎神迹的方式捕获，这本身就充满了戏剧张力。这本书巧妙地避开了枯燥的物理学细节，而是聚焦于“人”——那些在巨大、冰冷的科学仪器旁，怀揣着近乎偏执的信念的人们。它描绘了一个充满人性光辉的群体画像：有固执己见的先驱，有在数据海洋中迷失又重生的年轻学者，有在不同文化背景下为了共同目标而努力的国际合作者。我尤其被那些描述他们如何设计、建造和微调那些比人类头发丝还要精确的激光干涉仪的段落所吸引。那哪里是工程学，那简直是炼金术，是对自然界最微小振动的极致敬畏。整本书的叙事节奏把握得极佳，从概念的诞生到技术瓶颈的突破，再到最终发现的那个“嘀”声，每一步都像精心编排的乐章，让人屏息凝神，回味无穷。它让我深刻理解到，真正的科学突破，往往诞生于对既有世界观的勇敢挑战和不懈的细节打磨之中。

评分☆☆☆☆☆

我必须强调这本书在“铺垫”上的功力。它没有急于展示结果，而是花了大量的篇幅构建了一个“为什么我们必须寻找引力波”的哲学和科学背景。通过回顾从伽利略到牛顿，再到爱因斯坦的科学史脉络，作者成功地将LIGO的发现放置在了人类认知史的一个关键转折点上。你读完会有一种强烈的预感——这不是一个普通的科学事件，而是一个新的“感官”的开启。它让我们从一个纯粹的光学世界，迈入了一个全新的“时空振动”感知维度。这种对“新感觉”的描绘，极大地激发了读者的想象力，让我们不再满足于“看”宇宙，而是渴望“听”宇宙的低语。这本书最成功之处在于，它让一个原本极其晦涩的物理学突破，变成了一个关于人类探索精神的、激动人心的现代神话，让人读完后，对宇宙万物的联系充满了全新的敬畏感和探索欲。

评分☆☆☆☆☆

从文学角度来看，作者对“等待”这一主题的刻画入木三分。引力波的信号是如此稀有、如此短暂，以至于“等待”成为了LIGO团队生活的底色。这本书成功地将这种物理上的等待，转化为了精神上的煎熬与升华。它探讨了如何在一个长期没有“明确回报”的领域中保持动力，这对于任何一个身处长期项目中的人来说，都具有极强的启发意义。我读到那些科学家们如何在日常生活——家庭聚会、清晨的咖啡时间——中仍然心系那些遥远的星体碰撞时，我意识到，真正的热爱是无法被时间或距离磨灭的。这种渗透到生命每一个角落的专注，才是催生伟大发现的“燃料”。这本书的语言风格沉稳而富有韵律，它以一种近乎诗意的笔调描述了宇宙尺度的事件，却又用最朴实的语言记录了实验室里的日常琐事，这种对比极具张力，让人在敬畏之余，也感到一种亲切的共鸣。