探測到引力波意味著高維的存在，也意味著人類的困境

美國東部時間8月17日8時41分（北京時間20時41分），美國「激光干涉引力波天文台」（LIGO）捕捉到這個引力波信號。此後2秒，美國費米太空望遠鏡觀測到同一來源發出的伽馬射線暴。

這是人類歷史上第一次使用引力波天文台和電磁波望遠鏡同時觀測到同一個天體物理事件，標誌著以多種觀測方式為特點的「多信使」天文學進入一個新時代。

「幾十年來，我們一直孜孜以求準備探測雙中子星合併的引力波，」美國加州理工學院LIGO數據分析小組負責人艾倫·溫斯坦教授說，「那天早上，我們所有的夢想成真。」

LIGO項目組在美國華盛頓發布這一重大發現。中國、德國、英國和法國等國科學家也各自舉行新聞發布會。相關論文發表在《科學》《自然》等學術期刊上。

天體劇烈活動引起的時空擾動，好比在浩渺的宇宙中央投下一顆石子，歷經１０多億年漫漫星系之旅，時空的漣漪最終與地球邂逅１秒。從１９１６年愛因斯坦的預言，到２０１６年２月首次確定探測到引力波信號，人類為了這最後１秒的相遇，苦苦探尋百年。

自首次發現，人類「觸波」的頻率明顯加快。２０１５年１２月、２０１７年１月和８月，人類又先後探測到３次由雙黑洞合併觸發的引力波。特別是最新的一次，編號為ＧＷ１７０８１４的雙黑洞引力波被兩台位於美國的ＬＩＧＯ設備和一台歐洲「處女座」（Ｖｉｒｇｏ）引力波探測器同時找到。３台設備聯手發現，大大精確了引力波在太空中的方位，引力波探索又向前邁進了一大步。

當引力波被觀測證實的消息傳來，相信大多數人並不會把這當作一件多了不得的事情，甚至不如對晚飯吃什麼這樣的問題關心。然而仔細思量這一科學發現的內涵，會讓真正關心我們這個世界本質的人來說，顯得意義重大。

引力波也稱重力波，引力波是愛因斯坦廣義相對論所預言的一種以光速傳播的時空波動，是時空曲率的擾動以行進波的形式向外傳遞的一種方式。如同電荷被加速時會發出電磁輻射，同樣有質量的物體被加速時就會發出引力輻射，這是廣義相對論的一項重要預言。

要理解引力波，首先要從一維波開始。假設有一個一維世界，這個一維世界象一根長長的線，只能在線性維度上延展。再假設這個一維世界中有一種一維生物，它們只能在這個一個維度的線世界中生存。此時，如果一維線世界發生波動，一維生物是否能感知到呢？

事實上，它們感知不到。因為一維線世界就是它們生命的全部，它們世界裡的一切都隨著一維世界的波動而波動，就好比我們隨著地球的轉動而轉動，我們自己感覺不到一樣，這樣的波動對一維線世界的生物來說將毫無感知。

但是，如果站在比一維更高的維度來看，比如從二維面世界的角度來看，一維的波動將非常明顯的呈現出波動形態，好比畫在紙上的一根起伏的線條，一維的波動在二維得到充分的展示。

同樣的，如果二維平面世界發生波動，二維世界的生物也是無法感知，但是站在更高的維度就能看得一清二楚，比如我們看水中的漣漪，漣漪的形態在三維世界得到完整的展示。

引力波的觀測證實表明，我們這個三維世界（準確的說是四維時空世界）發生了波動。這是件很弔詭的事情，然而更令人震驚的是，我們這些三維世界的生物竟然感知到了自身世界的波動，這在邏輯上是說不通的！

愛因斯坦1916年發表的廣義相對論預言了宇宙誕生之初產生的一種時空波動——原初引力波——的存在。過去近百年中，廣義相對論的其他預言如光線的彎曲、水星的近日點進動以及引力紅移效應都已獲證實，唯有原初引力波因信號極其微弱，技術上很難測量，而一直徘徊在天文學家「視線」之外。

劍橋大學博士、加拿大不列顛哥倫比亞大學的「CITA國家研究員」馬寅哲認為，原初引力波的發現是支持廣義相對論的又一有力證據，相對論所預言的所有實驗現象全部被驗證，實驗與理論符合得都很好。

有個叫彭加勒的人數理學家設計了一個夜晚暴增的思想實驗。說是如果在某一個晚上，我們的時空世界忽然發生了暴漲，所有的一切均發生了等比例的變化。那麼早上醒來的時候，將不會有人能感知到這種變化。因為當所有的一切都等比例變化，那麼我們就沒有尺子可以丈量這種變化。這和前面說的一維二維生物感知不到自身世界的變化原理是一樣的。但是，為什麼我們竟然能感知到自身世界的變化呢？

這隻有一種可能，即有某個元素並沒有隨著我們時空的變化而等比例變化，這個元素充當了丈量時空變化的尺子。事實上，這個尺子很容易就能找到，它就是「光速」。檢測引力波的裝置「LIGO」正是利用了光速不隨時空變化的特性才得以檢測出時空的微小波動漣漪。

「光速」不隨著時空世界的變化而變化，這說明「光速」這一概念的來源並不是來自於我們這個四維時空，也不可能來源於低於四維時空的世界，只可能是來自於高於四維時空的世界。這就在一個側面證明了，的確有高維世界的存在。「光速」這個概念就是高維世界在我們這個相對低維的世界所留下的陰影或後門。

這個新發現對於我們人類來說，是一個好消息，因為我們比我們自己想像的更高級，能夠認識到高維的存在，甚至，我們自身就可能存在於高維世界，只是因為視角限制而無法發現。但是壞消息也相伴而來，現代科學並沒有任何關於「光速不變」這一詭異現象的說明，相反這是其他科學理論的公設和基礎，這樣，採用數理邏輯體系的科學系統，對光速的來源將一籌莫展。

這意味著我們將會再次確認愛因斯坦是對的，引力輻射是真實存在的，並且黑洞的合併過程的確會產生這樣的引力輻射，而更重要的是，這樣的引力輻射信號是可以被 從地球上探測到的。這將是一個全新的天文學領域，一個不需要望遠鏡的新的天文學領域，它將引領我們打開理解黑洞、中子星和其他難以採用傳統方法進行觀測的天體類型的全新視野。

引力波的發現意義重大，從科學意義上看，引力波可以直接與宇宙大爆炸連接。廣義相對論中預言的引力波也可以產生於宇宙大爆炸中，這就是說大爆炸之初的引力波在137億年後的今天仍然可以探測到。一旦我們發現了宇宙大爆炸時期的引力波，就可以揭開宇宙的各種謎團，甚至了解宇宙的開端和運行機制。

一旦我們發現了宇宙大爆炸時期的引力波，就可以揭開宇宙的各種謎團，甚至了解宇宙的開端和運行機制。

更多精彩內容請關注菜葉網微信公眾號

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！