人类第一次宣布探测到引力波是在一个隆冬。那时,我过着封闭的寄宿高中生活。在阅读学校下发的作文素材时,一条头版标题捕捉了我的注意力。这个瞬间,班级里的嘈杂声似乎凝止了,我目不转睛地盯着这个标题:“重大发现,LIGO首次探测到了引力波。”
在毫无觉察之间,我经历了广义相对论最辉煌的时刻。世界上总有那么一些东西,极其难懂又高不可攀。和无数中国孩子一样,我从小听惯了爱因斯坦半真半假的故事。在电影里,只有通晓多种语言的神童和身残志坚的怪人才对这些高深的理论如鱼得水。而这些看起来和我的生活相当遥远。
似乎广义相对论早已镶嵌于这个世界的基本框架。很多书里的口吻似乎都确定无疑:百年不遇的伟大理论已经建好,屹立不倒。种种稀奇的效应,尽管还未被完全验证,却如同西洋镜里的画片。若是你有异议,那你一定是太“土老冒”。
尽管从小总是口若悬河说自己想做个科学家,但诚实地说,我不知道这个世界还有什么留给我发挥。在高考的重压下,我在桌肚里偷偷看一册旧版天文教材。书中关于引力波只有寥寥数语:“类似探测还从来没有成功过。”
那篇关于引力波的报道让我意识到,这个宇宙仍充满奇迹。三年之后,我在天文系的课堂上听老师讲解天体力学。这是天体在引力作用下无休止的复杂运动,广义相对论在其中扮演着不可小觑的角色。随后,我收到导师发来的讨论邮件。在他的办公室里,我看到了即将呈现的人类首张黑洞照片。黯淡的光影之间,是检验广义相对论的前沿阵地。
后来我读到一篇关于相对论致密天体的论文,其中引用莱昂纳德·科恩的歌词:“万物皆有裂隙,光芒得以进入。”我研究生活的“裂隙时刻”,或多或少都和广义相对论的实验有关。而广义相对论本身也同样有裂隙,正因为这些裂隙存在,我们才得以看到一个接一个实验透露的光芒。
在我现在工作的天体物理领域,广义相对论几乎无处不在。那些星系的炽热核——活动星系核——表现出的许多特征,都需要借助广义相对论来解释。遥远宇宙的空间膨胀,也可用广义相对论推导出的公式描述。广义相对论不再是难以捕捉的鬼火,而成了认识这个世界最基本的常识和底色。在这个世界,了解真实世界语境下的广义相对论变得越来越必要。
这也是我在翻译这本书时越来越欣赏它的原因。它免除了那种故作夸张的语气,反而尽量平实地解释广义相对论的抽象概念,如同描绘邻家院落的瓜果蔬菜。更为关键的是,尽管讨论的是实验方法和结果,作者也指出了这些设想的要害在何处,以及我们该如何去区分。这就是实验——理论与现实关联的地方。
广义相对论充满异议,科学家也常在工作中出错,在职场上挣扎,与不同身份的人痛苦打交道。当测试伟大理论的时候,它有时相当接地气:在飞越我家乡上空的飞机上,也许正搭载着测量引力红移的钟表。或者一个简单的实心大铜球或者粗铝柱,就能与时空的起伏共舞。
尤为难得的是,这本书包含了大量实验案例和技术细节。有趣的理论预言,学过这门理论的人都会耳熟能详,但准确而简洁地说明实验的亮点,只有亲身参与过的内行人才能。这可从本书致谢中那些耳熟能详的大牛名字便能看出来。书中讨论的技术也非常前沿,横跨若干不同领域。几乎可一览人类最尖端的技术成就,包括甚长基线干涉、无拖拽控制、脉冲星时间序列,它们在业内声名显著,在外界却鲜为人知。受益于出版时间,实验进展相对较新,读者几乎能够感受到那种激动:我们正处在伟大发现的前沿。
少年时代的经历让我认识到,一本易于阅读的科普书的重要性。这本书所涉及的科学内容并不简单,需要阅读者耐心地完全理解。为了更加通俗易懂,我在翻译过程中添加了若干译注,有些对概念进行解释,有些补充上下文的逻辑推演,还有的更新了现状。希望这些注解可以淡化科学学习的枯燥,让读者享受到相对轻松和深入的
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