Deciphering Gravitational Waves, with Janna Levin – StarTalk All-Stars
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欢迎来到 StarTalk，您在宇宙中的位置，科学与流行文化在这里碰撞。StarTalk 现在开始。欢迎来到 StarTalk All-Stars。我是 Jana Levin，今天您的 All-Star 主持人。我是一位天体物理学家和作家。与我一起担任联合主持人的是有趣的 Matt Kirshen，他是《Probably Science》的主持人。嗨，Matt。你好吗？欢迎回来。感谢再次邀请我。才过了 10 分钟。是的。

很高兴来到太空。很高兴有你。我还想介绍一下我世界上最喜欢的人之一，他加入了我们演播室，Ray Weiss。谢谢，Jonathan。长期以来，也称为 Rainer Weiss。很高兴有你。Ray 是麻省理工学院的名誉教授。他也是 LIGO 探测器的最初设计者之一，该探测器在去年宣布探测到引力波。是今年。

为什么提示说去年？去年发生的。去年发生的。对不起，各位。这是现代天体物理学中最具突破性的发现之一，对我个人来说也非常重要。Ray 是 LIGO 仪器的创始人之一，并且一直在研究该仪器，我对此很了解，因为我和您一起参观过这些地点。您善意地让我进行了非常适度的操作。我还记得，您和我一起在隧道里辛勤工作。是的，在路易斯安那州的酷暑中。太棒了。所以很高兴您能来这里。我们将讨论 LIGO。

以及引力波和黑洞。我认为我们想要阐明的是，为什么这一发现如此重要。我认为，当人们听到这个消息时，整个世界在 2 月 11 日公告发布时都停滞了。有一分钟，它太令人兴奋了。每个人都僵住了。然后我觉得一个小时后，人们只是不确定是怎么回事。

很难理解。我的意思是，我已经掌握了它，因为我显然擅长这些东西，但对于其他人来说，如果您能大致概述一下。好吧，我会尝试，但事实上，它获得了如此巨大的公众认可，我对此也感到困惑。哦，是的。我的意思是，你做其他的事情。你感到惊讶吗？说实话，我不仅仅是惊讶，我简直是目瞪口呆。哦，真的吗？我的意思是，我第一次真正意识到它已经渗透到社会中，是

当我来到纽约，来 Pioneer Works 拜访你时。我上了地铁，那里有一个标志，上面写着：“科学家可以找到引力波，但你找不到纽约有旧步入式衣橱的公寓。”我说，这到底是从哪里来的？没错。这是《危险边缘》的问题。是这样吗？不，也是。哦，我不知道。我不知道。科学现在是否已经探测到纽约有步入式衣橱的公寓？不。

我最近没怎么看。我不住在这里。如果有人能找到它，Ray 可以。所以，Ray，你想告诉我们引力波是什么吗？因为这对人们来说很难理解。他们可以说出这些词，但他们真的不明白是怎么回事。他们当然不明白你为什么把它作为声音播放给他们听。

好吧，让我们从它们可能是什幺开始。我的意思是，它们是什么。它们是爱因斯坦首先思考如何在空间和时间中测量事物的结果。换句话说，他在 1905 年意识到我们所拥有的牛顿理论，也就是我们都学过的中学理论，是不充分的。你不能让事物移动得如此之快，以至于每个人都能立即知道它。必须有一些延迟。

因为即使是信息，思想，最快移动的速度也是光速。对。所以如果太阳明天消失了，它应该需要我们八分钟。好吧，没错。如果太阳消失了，好吧，是的，在大约八九分钟后，我们才会真正知道。如果你是一个魔术师之类的，这太好了。你需要额外的时间吗？是的，因为 David Glontal 让自由女神像消失了，但他真的只有几秒钟的时间来做这件事。如果你有八分钟的时间。你可以做任何事。任何事。

你仍然可以成为一名业余魔术师。你会有时间找一些助手来把它从适当的位置移开。你对太阳做了什么，Matt？是的，但这八分钟非常重要。对。因为它们告诉你，一定存在某种机制可以让信息传播的速度不是无限快的。对。所以在牛顿理论中，它必须是瞬时的。这是讨论引力波的第一种方式。具体来说，它们是什么？

爱因斯坦对引力的看法与牛顿不同，他教会了我们所有人，空间和时间会因引力而扭曲。你会得到曲率。你会得到空间和时间的扭曲。引力波就是空间和时间的传播扭曲，但我们将其测量为空间中的扭曲。

非常特别的事情，所以你可以想象它是什么，并不难想象，那就是它会拉伸空间并压缩空间。这是，请耐心听我讲，这就是它。假设波向你传播，并且它在垂直于其移动方向的方向上做它的“脏活”。所以有些东西正在这样做。当它在一个维度上这样做时……好的，Ray 正在前后摆动他的手。哦，是的，我必须告诉你，没错。前后挥动我的手。这几乎就像一个弹簧玩具。好吧，一个弹簧玩具，假设一个 X 方向的弹簧玩具……

但 Y 方向的弹簧玩具是反向的。它正在做相反的事情。-我希望你们都使用右手坐标系。-它在一个维度上拉伸，

在它移动的方向上，垂直于它移动的方向，它在一个维度上拉伸，在另一个维度上压缩。这种持续的压缩和膨胀以光速向你传播。这就是想象引力波的方式。现在，当你第一次开始思考这个问题时，你还是麻省理工学院的一位年轻教授，你有一个完整的引力研究项目。我知道你对我承认，他们要求你在广义相对论方面教授一门课程。好吧，

好吧，我会再次承认。Jana 提到的内容是一个非常大的尴尬。你看，我来到麻省理工学院之前去过普林斯顿，那是广义相对论和引力的中心，我来了，我开始组建一个团队，非常易于支配。我是一个实验者。我不是像 Jana 这样的理论家。Jana 是一位真正的理论家，但我是一个实验者。我用我的手和东西处理事情。

发生了什么？你甚至在节目开始之前就已经……他正在疯狂地使用他的手。在节目开始之前，你一直在看着麦克风，好像要把它拆开。你无法控制自己。不，你不能。是的，你必须这样做。你必须找出你周围的环境。来吧，这是世界的一部分。是的，触诊。

触诊世界。所以，你知道，它是触觉的，而且都是某种程度上看到的东西。但无论如何，正如 Jana 所说，发生的事情是，我正在领导这个团队，这个团队据说是关于宇宙学（宇宙的历史）和引力等非常复杂的话题。好的，这是我开始的两件事。然后系主任找到我说：“你知道，我们希望你教授一门广义相对论课程，这是一门关于新型引力的课程。”我不能告诉他我对此一无所知。

我的意思是，我真的不太了解。我不懂数学。我的意思是，当我最终开始教学时，学生们可能几乎，我最多比学生们早半天，如果有的话。对。所以我开始了，当我们继续进行时，他们向我提出了一个非常棘手的问题。这门课程有起有伏，正如你所能想象的那样。他们向我提出了一个难题。他们说：“看，什么是引力波？”我试图回答这个问题。但当时发生的事情是，马里兰大学的物理学家 Joe Weber……

开始谈论他可能已经发现了引力波。

这将导致，他的活动始于 50 年代到 60 年代。不，这将从 60 年代开始。60 年代，60 年代后期。好吧，他确实很早就开始了，在 62 年，他在 1969 年宣布他发现了引力波。这引起了巨大的轰动。他非常有名。好吧，是的。他在撒谎吗？他只是……不，不，不。不要说谎。这不是正确的词。我们现在都对 Joe 非常防御。我不想吹嘘，但我也在你们之前大约一个月发现了引力波。很好。我很高兴听到这个消息。

你的看起来像什么？就像我把杯子放在桌子上，它有点摇晃。水也晃动，他知道那是引力波。这就像那些《侏罗纪公园》。就像《纽约客》漫画中的那两只鸟。可能看过那幅漫画。我没有看到。两只鸟坐在树枝上，这是在发现之后。这是 2 月 12 日。我们在 2 月 11 日宣布。所以有人提前得到了信息。但这两只鸟，两只鸟在看着。其中一只看着另一只，一只说：“嘿，这是一只鸟。”

我听到你说话了吗，还是那是引力波？

就是这样。无论如何，让我回到故事上来。问题是他们问我这个问题，坦白地说，尽管我对数学有困难，但我对理解韦伯的实验也有困难。这并不是说他在撒谎或类似的事情。它对我来说太复杂了，无法理解他到底在做什么。所以我花了一整夜的时间思考如何才能以最原始、最简单的思维方式解释引力波的作用以及如何探测它。

这就是这首俳句（如你所称）的由来。我认为，一种方法是将一些质量送到那里，将它们放在外太空，在上面放置时钟，两个时钟，一个在一个上面，一个在另一个上面，让光束从一个到另一个，并测量时间。

就是这样。是的。非常直接的测量。它们必须像漂浮一样。漂浮在那里。如果某些东西漂浮，就像在海浪上漂浮一样。好吧，它们实际上只是在没有任何力的作用下移动。然后突然出现引力波，它改变了光在它们之间传播的时间。就是这样。

使它一会儿变短，一会儿变长。做了引力……但你开始建造一个。好吧，是的，是的，是的。但这就是基本思想。顺便说一句，这个想法后来传播到了 LIGO 和其他一切事物中。这是你在书中写的内容吗？这是……是的，是的。所以……

我对你说过 Ray 看麦克风和所有这些东西很着迷。我着迷的是 Ray 说他一生只有一个愿望，那就是让音乐更容易听到。没错。然后你梦想出了，这基本上是一种宇宙录音设备，一种疯狂的、巨大的宇宙录音设备，用于记录来自太空的声音。在我的一生中，她是唯一一个做过这种类比的人，她是对的。你知道，我告诉了她这个故事。太棒了。因为我认为你有音乐背景，或者你周围有音乐，我立即明白了这一点。

是的。绝对正确。是的，所以……这本书叫什么名字？《黑洞布鲁斯和其他来自外太空的歌曲》。如果我是尼尔·德格拉斯·泰森，我会用令人敬畏的、低沉的 DJ 的声音说。我认为我确实录下了他说的内容。我应该播放它。你只需在那时播放它即可。对，没错。直接编辑进去。但是你……这是……

好的，现在我们谈论的是 70 年代初期。是的，没错。好的，所以那是 50 年前。你开始建造第一台机器，但它实际上相当小。据我记得，你为此受到了很多批评，因为没有人认为你会成功。他们认为你在浪费时间。我比那更糟。

这是整个领域历史上的一个有趣史诗。是的，我从军队那里得到了一些钱，顺便说一下。它资助了我的研究。有一段时间，军事支持非常好。它在社会中没有任何负担。

发生的事情是他们支持了这一点，发生的事情是，我得到了大约 50,000 美元来建造一个小型原型。然后，随着越南战争的爆发，每个人都对军队感到非常失望。这方面的资金停止了。你的资金没了。资金停止了，因为军队只应该支持与其任务相关的那些事情。引力波并不完全在军队必须担心的那些事情中。对。所以……

我们如何利用引力波来消灭我们的敌人？例如，我们如何？好吧，如果它到了那里，我稍后会告诉你。我们将在第三部分进行讨论。如果你想继续这个话题，我稍后会告诉你。或者只是为了，例如，惹恼某人。例如，我的邻居音乐声音太大。我要向他们发射引力波。全功率。我们将拥有引力大师，对吗？这就是我们在这里处理的问题？好吧，我们将回来。我们将回到这个讨论。但是之前，

我认为是时候我们接受一些宇宙查询了，所以如果您在那里以太中，请向我们发送您的消息，现在太晚了，当然太晚了，是吗？我不知道，这取决于我们是否可以进行时间旅行，引力波能否帮助我们进行时间旅行，你知道，不妨问这个问题，这是一个完美的无意中的时机，但 Instagram 上的 Jake 正在问这是否意味着我可以进行时间旅行，Ray

引力波能否帮助我们进行时间旅行？我不知道它们是如何做到的，但也许你有一个想法。你是一个理论家。我认为不会。我认为不会。我想不出它们如何帮助我们进行时间旅行的方法。但是，你知道，你总是可以前往未来。

我的意思是，总是。但这是一种逃避现实的说法。就像，我们现在就在这里。但我可以前往你的未来。这很奇怪。我可以前往你年长 15 岁的时候，而我只有几个月大。好的，通过离开太空然后回来。是的，我可以，你知道，把你送离地球，或者我可以去黑洞之类的。所以我可以随时前往别人的未来。但前往过去才是难事。这非常棘手。是的。

好的。来自俄勒冈州尤金的 Taylor。我们做得相当糟糕。足够好了。是的。我很确定 Ray 刚刚说我给出了糟糕的答案。你确实给出了糟糕的答案。世界上只有一个人的话我会接受。可能想要一些非常深刻的东西。这很深刻。你只是没有足够注意。是的。

因此，来自俄勒冈州尤金的 Taylor 问道，引力波对物理环境有任何直接影响吗？例如，如果发生引力波的事件足够接近地球，它会对人类或地球产生任何可辨别的影响吗？好吧，这是一个我甚至可以回答的问题。

事实上，如果我们从两个黑洞测量了这个事件，我必须从这个角度开始，幸运的是，它距离我们有 12 亿光年。但是如果我们，比如说，距离该事件只有几十年，

我们会测量到一些东西。你会测量到我们在探测器中测量到的东西。你不会在一个维度上拉伸，在另一个维度上压缩。你会感觉到。现在，我们抵抗拉伸和压缩，但我们的听觉机制被设计成响应共振。你认为我们即使在没有空气的情况下也能听到引力波吗？我不认为……那不是因为……我已经说了几个月了。好吧，我不认为这是真的。我认为……

好吧，我认为让我们立即解决这个问题，因为我们，不是你，我们通过说这是在倾听宇宙来制造了一些混乱，这是很多人对这件事的看法。这是真的，但这并不一定是一种令人兴奋的声波，你看。发生的事情是

我们正在看到这些拉伸和压缩，这当然也发生在你的耳朵里。压缩和伸展，即使对于那一光年远的距离，对于你的耳朵来说仍然太小了。那么你感觉有多近？哦，是的，我同意这一点。如果你足够靠近，你会感觉到它。但如果你足够靠近。你会在你的全身感觉到它，你可能会听到一些东西。但这不是我们在做的。所以声波就像你周围空气的压缩和膨胀。没错。这是……

实际空间本身正在这样做。是的，但要小心。它是空间，你是对的，空间正在进行膨胀和压缩。另一方面，我们的仪器，这就是它被转换成声音的地方。这就是为什么我看你的麦克风。我们所做的是，我们有一个设备可以测量这些非常小的位移。我们使用光和光的时间，但随后我们通过放大它将其转换成声音。

然后它被送入扬声器，是的，然后它发出声音。这很像电吉他。没错，就像电吉他一样。你有一个很好的比喻。一个很好的比喻。另一件事是，另一部分是这些我们正在看到的现象具有我们听觉系统的频率。

大自然的频率从钢琴的底部到钢琴的顶部不等。-这是偶然的吗？-好吧，这是因为我们正在观察的东西，好吧，不止于此。它是什么，我们的仪器只在这个频段内敏感。

好的。最重要的是，大自然很慷慨地给了我们一些东西，这些东西在那个频段内摆动、膨胀、收缩和加速。两个黑洞碰撞。它们碰巧在人类听觉频率下使时空振动。好的，但它不是通过空间传播的声波。我只是不想那样。它就像电吉他弦。它不是通过空间传播的声波。这是一个很好的比喻。但是你必须建造 LIGO 来建造吉他的琴体。那是吉他。为了记录波的形状。绝对的。

这是一个美丽的比喻。优秀。然后我们将全部爆发成空气风格的吉他。给我们另一个宇宙查询。来自佛罗里达州的 Sarah Garvijansa 问道，当引力波被记录下来时，有没有办法知道哪些黑洞碰撞产生了它们？还有其他事件可能导致引力波吗？如果是这样，它们会有何不同？哇，这是一个深刻的问题。这个问题有很多不同的部分。

首先让我们说一下我们是如何知道我们甚至看到了黑洞的。我认为这是我们在实验中看到黑洞的一种方式。你必须进行分析才能找出这一点。它可能是其他系统，中子星，有很多东西会振动和摆动，从而产生引力波。但事实是，而这很重要，当您将它们求解为试图找出产生这些波动的运动是什么时，我们看到的特定波动，

你最终会得到质量，在我们的例子中，第一个质量太大了。每个质量大约是 30 个太阳质量。我们不知道，我们知道普通恒星会这样做，但它们太大了。因为如果你取一颗可能重 30 个太阳质量的普通恒星会发生什么。-它们的大小令人惊讶。-它们什么？-它们的大小令人惊讶。-是的，但是庞大。-这令人兴奋。-是的，庞大。我的意思是，人们看到的所有黑洞，或者没有人看到黑洞，但有证据表明，大约在 10 个太阳质量左右，更小。

不，重要的是，一旦你进行计算，你知道它大约是 30 个太阳质量左右的物体在摆动，你就会说：“我的天哪，看看它们有多近。”从方程式中，你可以说，它们比任何恒星都要近得多。它们会在彼此内部。是的，它们只有几百公里宽。这些东西的大小不超过康涅狄格州，也许吧。是的。或者更小，也许。这是唯一……

也可以那样靠近黑洞的东西？好吧，这就是论点。这就是根本的论点。这就是我们能做的最好的事情。这实际上是论点。所以也许有些东西，当我们靠近时，我们意识到它没有事件视界，不是完全的阴影，也不是真正的空时空。它可能与我们认为的黑洞不同，但它必须又重又小。♪

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什么是引力波？Janna Levin和喜剧演员Matt Kirshen与物理学家Rainer Weiss坐下来讨论LIGO、黑洞和引力波的物理学。(最初播出时间：2016年10月4日)注意：StarTalk+赞助者可以在这里收听整个无广告剧集：https://startalkmedia.com/show/deciphering-gravitational-waves-janna-levin-startalk-stars/ 在Apple Podcasts上订阅SiriusXM Podcasts+，即可收听无广告的新剧集，并提前一周收听。</context> <raw_text>0 我是茉莉·威尔逊，我在Patreon上支持StarTalk。这是尼尔·德格拉斯·泰森主持的StarTalk。当你在上一段中谈到由于军事资金被削减而资金不足时，你告诉我下一个重大事件是我遇到了基普。我喜欢那句话。我会告诉你下一个事件是什么。下一个事件真的是努力争取资金。那是下一个事件。我试图完成它。

这就是发生的事情。基普很快就会来。但下一个事件真的是努力争取一些资金，而这就是我遇到麻烦的地方。我说很难获得那笔钱，获得那些。人们对此表示怀疑。你的仪器有一米半长。是的，最初的原型有一米半长。如果我们只想演示一下，它从未打算进行探测。事实上，在LIGO之前，没有任何东西能够考虑进行探测。难道没有人告诉你，我可以通过向窗外看做得更好吗？如果太阳爆炸了，你无法探测到它吗？是的。是的。

嗯，我的一个研究生，我第一次让一个研究生参与这个项目，与我的同事相处得很糟糕，因为他们没有对真实的科学结果进行测量。他们拥有精美的技术，但这并不一定是你获得物理学博士学位的原因。但是让我们远离这个话题，因为你提出了这个问题。所以发生的事情是……

我试图获得资金，但我没有成功。发生的事情是国家科学基金会，他们总是这么做，向所有了解此事的人发送提案。他们所做的是将其发送到欧洲。欧洲人对美国提案的看法并不完全相同。

我和马克斯·普朗克研究所的一位男士进行了一次非常有趣的谈话。这是你的拨款被拒绝之后。是的。嗯，是的，那是正确的。是的，它被拒绝了。所以你现在没有钱了。是的，是的。大约在1975年左右，我们在72年开始建造这东西。我试图完成它。

所以我们接到了马克斯·普朗克研究所一位男士打来的电话。他说，你们知道，我们一直在研究韦伯棒。我们什么也没看到。顺便说一句，他们做得很好，什么也没看到。正确。有时看不到东西比看到东西更好，尤其是在它不存在的情况下。在这种情况下。我喜欢谈论我的舞蹈。最好不要看。不要看。是的。

每个科学家都会告诉你。因为如果你看到一些本不应该存在的东西，你会感到困惑。那里有很多不应该存在的东西。所以发生的事情是，非常好。所以他们所做的是问我，如果他们愿意参与这项工作，他们是否介意。他们认为这是一个好主意。我说，你怎么能介意呢？他们问我是否可以派一个研究生给他们，或者派一个一直在从事这项工作的人。他们来了。他们有点在……

他们领先于你的想法。他们远远领先了。他们领先于你的想法。他们有资金。他们有资金，而且他们非常优秀。此外，给他们一些肯定。他们做得非常出色。这也开始了我的同事……

苏格兰的罗恩·德雷弗，他也正在做不同类型的韦伯棒。然后他对这个感兴趣。这两个小组，我必须说出来，并确保人们听到。他们都在改进这东西，改进这个想法，并让这东西运转方面做得非常出色。在那之后，我才遇到基普。正确。所以最终就变成了你、基普和……

现在快进十年。基普和罗恩·德雷弗成为三个，即三驾马车，他们启动了LIGO的开发。它甚至有了名字。它最终在1985年左右有了名字。它之前没有名字。激光干涉引力波天文台。所以LIGO三十年前就开始了。它开始，嗯，LIGO开始的时间实际上比这早一点，在83年。

因为发生的事情是我们做了一项研究。这是获得芯片的关键。它还有一点序幕。我无法获得原型的资金。最终，我获得了一些资金。但我决定通过观察欧洲所做的出色工作，我不会急于完成原型。相反，我宁愿做一项研究，以了解建造LIGO真正需要什么。

正确，所以你有一个1.5米长的机器，你决定它必须有多大？它必须，嗯，我们开始研究，我做了一整项研究。看起来它必须超过一公里。正确。我想做10公里。一千倍。是的，嗯，我想做10公里。你拥有的东西大约像……是的，那是正确的。是的，臂展，它不再适合麻省理工学院的校园，甚至不适合马萨诸塞州剑桥市了。

我大多数实验都像火柴盒那么大。正确。现在，它们甚至更小了，你知道，这些纳米技术的东西，但你不能用这种波来进行引力波研究。为什么？你不能这样做，因为运动的量更大，引力波引起的运动量与系统的尺寸成正比。看，

看，引力波中不变的是应变。这有点技术性了。这是附加位移的比率，即引力波的压缩或膨胀，除以物体已经分开距离。这个数字，这个比率是一个常数。是的，它非常小。所以LIGO现在有这些镜子悬挂在这个L形、长四公里的角上，两个仪器位于两个不同的海岸，一个在路易斯安那州，另一个在汉福德。镜子移动了多少？

你描述的是相同的。所以对于四公里……你介意我使用指数表示法吗？我必须用。我可以翻译。你可以翻译。嗯，它是10的负18次方米。这是一个百万兆。好的。你喜欢吗？很好。百万分之一兆分之一的臂长。所以超过四公里，它非常小。是的。

这就像……不，它是10的负21次方是应变，它是10的负18次方是四公里臂的运动量。啊，对。所以大约是质子宽度的一万分之一。准确的。是的。

-是的，那是完全正确的。-你必须说服谁让你建造这个？-很多人，这就是你会看到的事情。当你告诉某人你要测量，告诉一个工程师，一个健全的、经验丰富的工程师，你要测量10的负21次方的东西，这确实是应该使用的数字，因为这就是引力场强度。他们看着你就像你有点疯了。你知道，我的意思是，没有什么东西是在10的负21次方这个级别被测量的。所以这是你遇到的第一个问题。你遇到的第二个问题是你有一个像我这样的疯子，

试图说服一些重量级人物，你知道你现在可以做到这一点。他们为什么要相信我？我

你知道，这是另一个问题。对此我没有建议。此外，在你的计划中，大部分时间人们甚至不确定那里是否存在黑洞。珍娜刚才说的是根本性问题，不是我们遇到的根本性问题，即没有人能告诉我们有多少，来源是什么。所以现在我们有三个，三重否决。这真的很糟糕。三重否决，让我们这么说吧。一个极其小的数字。一个有点古怪的家伙，好的，在推动它。

你认为那是你吗？是的，恐怕是这样。然后没有人能够证明存在真实的社会和人们

在我任教的麻省理工学院，说黑洞不存在。看，这也是整个背景。是什么让你坚持下去？你试图说服他们花钱去探测他们认为不存在的东西的影响。那是对的。这是一大笔钱，大约1亿美元。雷，你也不知道它们存在。我的意思是，你不知道。那么是什么让你坚持下去？我的意思是，这太疯狂了。是的。

嗯，我要给你一个非常愚蠢的答案，那就是真相。好的。一个非常愚蠢的答案。你认为我是一个非常深刻的科学家。那是胡说八道。

但我喜欢这项工作，我喜欢这些人。这就是驱动力。我讨厌告诉你。这是一项有趣的工作。我认为这对人们理解来说是一件好事。科学家做他们所做的事情是因为他们热爱它，不一定是出于自我满足。不，最终结果是，这是一个有趣的结果。我们可以得到这样的结果吗？这是一个值得冒险的事情。但这并不是推动我的动力。我必须告诉你。我对此有所了解，因为当我做关于……的影响的实验时

油漆饮用对失明的影响。就像不是荣耀。我不是为了荣耀。实际上，这只是关于工作，而且很有趣。我喜欢它。而且你完全期望最终会有荣耀。是的，我期望可能有。我内心深处有一点像，是的，它会造成失明。你会成为一种油漆颜色的名字。我将能够写出来。但在当时，你只是去做。你只是喝那种油漆，然后尽可能好地写下你的结果。

所以现在我们谈到基普，因为，看，基普是一个不同类型的人。基普是一位理论家，好吗？他一生的大部分时间都在思考引力波的来源可能是什么。事实上，他早在70年代初期就开始写一些非常优雅的东西

关于如果有一种方法可以测量引力波，那么探测什么会很有趣？他开始发明许多非常有趣的想法。所以基普真的推动了科学论证。你知道，他非常冷静。他完全泰然自若，即使其他人说，我们不会探测到黑洞，我们直到2020年才不会探测到黑洞，有些人最近在8月份告诉我，对吧？基普则说，不，黑洞是第一位的。黑洞将是第一位的。

所以他真的推动了那个科学论证。嗯，他是有理由的，因为你看，他组建了可能是全国最负盛名的引力理论研究小组之一。这很有趣。基普和我，我们不知道。嗯，基普告诉我他认为他……

记得，但我记不得。我们都在普林斯顿待过一段时间。我是一个博士后。他是一个研究生。顺便说一句，乔·韦伯也恰好在同一时间在那里。与约翰·惠勒在一起。与约翰·惠勒在一起，没错。美国相对论学派的美国教父。所以基普是，我认为基普参与其中的原因如此重要，是因为他赋予它某种……

我的意思是，事实是他向人们展示了除了每个人都知道的超新星之外，你还可以有其他来源。超新星？那是超新星，是的。所以当一颗恒星爆炸时，它会使时空发生摆动，我们现在认为这可能是最难实现的目标。这是一个很难知道的来源。所以，呃，

所以在我们讨论实际发现之前，让我们提出一些宇宙问题。好的。所以Gabriel Thielen，他是Patreon的赞助者，说……什么类型的赞助者？Patreon。这是一个允许人们捐款的网站。他们是这个精彩节目的支持者。节目的财务支持者。加布里埃尔问道，理论上，有什么东西阻止引力波比光速快地传播吗？

它与理论上的局部人工时空扭曲或翘曲是不是相同的现象？非常感谢。我可以试试这个，然后雷，你插一句？所以就像有光波、电磁波，也就是辐射一样，它也有一个粒子的补充，那就是一个无质量粒子，并且

它以光速传播。我们认为这与引力波的情况完全类似，引力场中存在波，并且存在一个称为引力子的粒子，在爱因斯坦的理论中它是无质量的。这可能是错的，但在爱因斯坦的理论中，它是无质量的。在这种情况下，像所有无质量的东西一样，它以光速传播。

不快也不慢。但这可能是错的。通过观察引力波来测试光速非常困难。对不起，引力波的速度。这很难测试，不是吗？-嗯，我们试图尝试一下。你想听听吗？-是的。-我的意思是，如果我们最终得到，我的意思是，有一个未来和一个现在。我会告诉你未来，因为它更容易理解。

现在我们终于可以探测到东西了，人们将尝试寻找的不仅仅是引力波的爆发，而是非常稳定的辐射器，就像一个天线在一个发射器上，将其波发射到太空中。就像一颗中子星，上面有一个凸起。一颗中子星，那是对的。它就像一个桨。一颗带有凸起的中子星正在旋转。所以它会发出一个很好的连续波。像单音。是的，完全正确。在我们的时间尺度上。

然后会发生一件非常有趣的事情。你可以做一件即使我能想象到的非常简单的事情。当我们在太阳系轨道上移动时，你可以观察那个来源，每次都会增加时间。该来源将在我们的轨道之外，我们绕着它转，信号到达我们所需的时间长度不同。由于我们知道我们的速度，我们可以得到光速，因为我们增加了与物体的距离。

我们知道我们增加了多少。所以这是一个非常简单的运动学测量。另一方面，我们已经对引力波的速度进行了某种准测量，这来自一件简单的事情。正如珍娜所说，我们有两个这样的探测器。一个在路易斯安那州，另一个在华盛顿州。我们首先在路易斯安那州看到了信号。七毫秒后，我们在华盛顿州汉福德看到了它。这已经告诉你它正在以非常接近光速的速度移动。

是的，当它横穿大陆时。当它横穿大陆时。这是一个相当好的方法……这太棒了。我喜欢七毫秒只是被记录下来。这太棒了。所以Facebook上的内森·克鲁格说，目前是否有任何计划使用引力波进行双缝实验？这是一个有趣的问题。引力太弱了，很难操纵。雷，你怎么看？我会告诉你真正的问题是什么。

有两个问题。其中一个，你不能让我们，你必须制造一个人工来源才能做到这一点。当你开始这样做时，你会发现你根本没有足够的能量。你无法加速足够的质量并使其足够快地移动，以便你甚至可以探测到波。爱因斯坦在1916年关于引力波的第一篇论文中就提到了这一点。他在论文结尾写了一句话，说，看，他指出了所有计算，他说，

不，实际上他甚至没有说不可能，而是说这些波不太可能产生我们可以测量的任何物理后果。正因为如此，他试图观察像恒星这样的东西，他所知道的火车头相互撞击。我编造了这个，因为我不知道他真正是怎么想的。那张纸上写着他是如何进行计算的。-是的，他不相信黑洞是真实存在的。-嗯，另一件事是，那时甚至没有考虑黑洞。但只是他计算得如此悲观的地方。

我想看看有那张纸。他一定做过。所以爱因斯坦认为黑洞不是真实的，而我认为是真实的，这让我比爱因斯坦更聪明吗？只是晚一点而已，就是这样。如果你时间旅行到爱因斯坦之前并且相信黑洞，那会让你非常聪明。哦，他在那一点上做对了。

我们还有一个吗？我们还有一分钟时间来讨论我们最后的宇宙理论。非常快。我没有回答这个问题，但没关系。对不起，我知道。我不知道。你需要制造一个人工来源来制造干涉图样。对。我只是认为我们做不到。所以玛丽·诺特戈尼塔利亚，我认为这不是她的真名。我几乎可以保证这不是，她说，我之前把它作为一个愚蠢的问题问过，但我一直在思考它。也许它并不那么愚蠢。如果引力波用颜色来表示，它们会是什么颜色，为什么或如何？

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是的。嗯，让我们诚实地谈谈为什么我们在2000年没有看到它。这就是你抱怨的，对吧？嗯，这真的是一种抱怨。我认为你是。我们没有任何……这些引力波从地球上出现多细胞生物的化石以来就一直穿过我们。让我们从这些情况必须是什么开始。我认为这可能是正确的，尽管现在还有其他想法。但我们看到……

正如你所说，我们看到了大约12亿、13亿年前发生的事情。我们是在它的终点看到的，在最后时刻，当两个黑洞越来越近时。它们彼此绕着轨道运行。然后突然，它们撞到了一起。

彼此，它们形成了一个新的黑洞。这就是它们所做的。它们在事件视界融合在一起时吞噬了彼此，假设一开始有230个太阳质量的恒星，当它们形成一个新的黑洞时，最终会得到一个57个太阳质量的黑洞。所以你首先必须解释的是这三个太阳质量的物质去哪儿了？-它们失去了一些质量。-嗯，它们去了某个地方。它们变成了引力波。

当你想到这一点时，这是令人难以置信的。对，所以它是完全黑暗的。没有任何东西作为光发出。没有任何东西作为光发出。如果我把望远镜对准这两个碰撞的黑洞，我什么也看不到。什么也看不到，这是一个悲剧，因为你很想能够看到一些东西，以便你可以确定它在哪里。除了它首先撞击……

路易斯安那州之外，我们对它在天空中在哪里一无所知。来自南天。来自南天，然后向上。所以我们对天空中的这个东西来自哪里有一个大致的范围。但我们有一种大约一千平方度的无知。对。所以现在那里有一个黑洞，它已经安静下来了，我们也看不到它。不，它消失了。你不知道在哪里告诉人们去寻找它。所以这是我们想要解决的事情。但我们很快就会讨论如何解决这个问题。让我们回到我们看到它们之前发生的事情。好的。

这是一个棘手的问题。这取决于它们是如何形成的。-是的，这些黑洞最初是如何形成的？-我们不知道它是如何形成的。随着我们重新开播并开始看到很多这样的东西，这将成为更有趣的科学问题之一，我们可以开始思考。但是人们立刻有了两种想法。一件事情是恒星坍缩，这被称为共同包层，它们结合在一起，形成两个黑洞。顺便说一句，汉斯·贝特多年前向我解释过，就像基普一样，这是我们首先会看到的东西。

那是1990年。顺便说一句，他还活着。所以这是一件事，这是一个方法，这可能是。它需要一颗相当重的恒星，60个太阳质量、70个太阳质量、80个太阳质量。-这是一颗大恒星。-是的，大恒星，巨大的恒星。那么它从哪里来呢？好的，这是一个问题。但是另一种可能性，虽然没有那么戏剧性，那就是我们有被称为球状星团的东西。它们是什么？它们是我们星系中的区域，每个星系都有很多恒星同时形成的地方。

所以这里有一堆恒星都在四处飞舞，很有可能其中三颗会聚在一起，相互碰撞，哦，我认为它必须被适当地安排，好吗？所以它们形成一个黑洞。或者也许它们必须形成两个黑洞。-为什么它不能只是一颗巨大的恒星死亡并形成一个黑洞？它太重了。

嗯，小心点，约翰。它可能是这样，人们正在考虑这一点。有些人甚至，我现在可以继续了。让我们陷入一个非常技术性的谈话。这涉及到非常棘手的事情，但让我说这就是……这颗恒星的金属丰度怎么样？不，不，不，不，不。来吧，让我们远离这个话题。那本来是我的问题。我的意思是，你的问题。你要问那个，对吧？是的，我要问那个。好的，那么金属丰度就见鬼去吧。所以我们只看到了最后几分之一秒。你实际上立即探测到多少碰撞？

LIGO探测到了什么？LIGO只探测到大约0.2秒，让我们说四分之一秒的整个事件。四分之一秒。所以它正在发出引力波，只是直到最后四分之一秒它才足够响亮。嗯，小心点。有两个原因。是的，你是对的，但我们没有捕捉到的真正原因是我们的探测器无法探测到频率非常低的任何东西。正如我告诉你的，它从钢琴的底部到钢琴的顶部。所以这是一个隆隆声。一旦它们相距很远，如果它们是恒星，如果它们一开始相距很远，它们可能没有。

你不知道。假设，像其他所有东西一样，它们一开始相距很远。那么它们就会非常缓慢地绕着彼此旋转。数小时，数小时的周期。这将是低频。我们没有任何灵敏度，但人类历史后期的某些东西将具有这种灵敏度。它被称为LISA。这是LIGO的太空版本。我喜欢你的乐观。嗯，这会发生的。

也许不是我的，但在你的一生中。我正在家里建造自己的LIGO。我应该瞄准什么样的规模？你知道我实际上发生了什么吗？我去了LIGO实验室。我实际上并不是合作中的实验者，所以我没有签署谅解备忘录。有些事情我是不被允许知道的。但我在看实验室的示意图时，我想，为什么我被允许看到这个？然后有人说，你是要回家建一个吗？是的。

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它们相互之间仍然是绑定的，最终它们会振荡，越来越近，并且它们正在向引力波失去能量，而我们并没有探测到，因为它在我们的频带之外。然后我们在它刚进入我们的频带时探测到了它。我明白了。这是最可能的解释，但还有其他解释。对。现在，你真的希望在百年纪念时进行第一次探测。所以你已经建造这个东西50年了，Ray。我无法告诉你多少次有人对我说，我们最好去问Ray，你知道的，

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发生的事情是我们没有预料到这一点，当Jana指出时，我恰好在度假。我在那之前几天还在现场，我差点搞砸了。你知道那个故事。是的。但我确实想告诉你这个故事，因为我被我的老板Peter Fritchell派去，他是我当时的年轻学生，而我在这个项目中是高级成员。他说，Weiss，你必须去那里修复射频干扰。

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最终理论，但也许你应该尝试一下。我们在这个语言上是松散的。确实，爱因斯坦让我们意识到在某种意义上，引力不是一种力量，我们在弯曲的时空中自由下落。我们实际上并没有被触碰和拉扯。但还有另一种看法，使它看起来像许多其他力量。因此，电场渗透空间并影响事物。引力场渗透空间并影响事物。有一种方法可以使它们听起来更平行。总是有力的载体，引力波，光波，弱力。

力的载体，规范在开和关。- 你可以像Steve Weinberg那样重新表述引力，例如，如果你愿意的话，可以将其视为场论。你不必使用爱因斯坦的美丽理论。- 好吧，人们说如果爱因斯坦没有发现弯曲时空理论，我们将以这种更粒子物理的方式谈论它。- 好吧，The Scarlet Speedster在Twitter上说，“引力波如何影响时间/时间的感知？需要发生什么才能有显著变化？”

好吧，我不知道我是否能回答这个问题。我使用的度量没有被引力干扰的时钟。是的，所以我所称的左边并不是你所称的左边。这是你左边和右边的混合。我们倾向于将我们的时空定向，使得只有空间发生变化，而不是时间。但你可以以不同的方式定向你的时空，在那里你会测量到时间方向。这不是简单的东西。

好的。Tony Hale在Facebook上说，引力波会反射光吗？如果会，你能像翻书一样拨入图像吗？如果我们无法看到我们银河系的过去，但从我们银河系反射的光比我们传播得更快，这是否意味着我们可以看到一个图像反弹回来？我认为这不会发生。但让我告诉你一些事情。有一种很好的方式来思考引力波影响光的传播。你不必有镜子来做到这一点。

换句话说，它们相互作用以在光上产生边带。这是一种复杂的说法，但例如，其他一些观察引力波的方法并不使用镜子。像脉冲星定时并不使用镜子。因此，引力波与光的传播之间存在相互作用。是的，那是一些困难的东西。我甚至不打算尝试澄清，因为我们节目快结束了。非常感谢你们提出的优秀问题。

今天的节目非常精彩。Ray，和你交谈总是荣幸和愉快。Matt，很高兴你能和我在一起。感谢你和我在一起。这是StarTalk All Stars。感谢收听。我们在多元宇宙中再见。

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