When Black Holes Collide with Nergis Mavalvala
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我们如何探测时空中的涟漪？尼尔·德格拉斯·泰森和喜剧演员哈里森·格林鲍姆与麻省理工学院物理学家和 LIGO 研究员 Nergis Mavalvala 一起探讨了黑洞碰撞、量子技巧以及引力波如何帮助我们揭开早期宇宙的面纱。注意：StarTalk+ 赞助者可以在这里收听完整剧集，无广告： https://startalkmedia.com/show/when-black-holes-collide-with-nergis-mavalvala/感谢本周给予我们支持的赞助者 Akhilesh Kashyap、George Woods、Alishan Momin、Scott Artyn、Terrance Wallace、justinetaylor1989、David Kupersmith、Asef Karim、Robert Somazze、Micheal Emmer、Jeffrey Cooper、Bigyan Bhar、Gavin TRaber、A Bains、josh burrell、Darius Cruz、Cassandre L Henderson、Liam Higley、Ojakuna、Karen、Anshul Sanghi、Sam Walley、David Eatwell、Psychotacon、Alec Myers、Alfred Rivera、Colby Carmichiel、Tommy、kim kanahele、Robert Breutzmann、Dan Defibaugh、Slyter、Aksheev Bhambri、Chris Topher、Joanna Apergis、Rockington、Patrick Corrigan、AlexKP_、Abi ROdriguez、Shawn Santor、Shanna Johnston、Cleve Dawson、Mohammed Bilal Monnoo、Patrick Laurin、Eric Kaplan、Dr. What、Glen S. Sheets、David Yardley、Librak Productions LLC 和 Catherine Thomas。 订阅 SiriusXM Podcasts+，即可收听 StarTalk Radio 的新剧集，无广告，提前一周收听。现在就在 Apple Podcasts 上开始免费试用，或访问 siriusxm.com/podcastsplus。</context> <raw_text>0 让每一次庆祝都感觉独一无二。你的狗生日快到了？举办一个意大利辣香肠披萨派对。

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所以，哈里森，我终于要弄清楚这些引力波了。我带来了我的引力冲浪板。我准备好了。我不知道你能不能做到。也许？我要试试。我在现实生活中几乎不会冲浪。是的，所以引力波、黑洞碰撞、大爆炸。听起来像是大事。与一位在这些主题上拥有世界级专业知识的专家一起。太兴奋了。一位量子天体物理学家。哦。稍后在 StarTalk 上。StarTalk。

欢迎来到 StarTalk，你宇宙中的一个地方，科学和流行文化在这里碰撞。StarTalk 现在开始。这是 StarTalk。尼尔·德格拉斯·泰森，你的私人天体物理学家。我和哈里森·格林鲍姆在一起。哈里森，你好吗，伙计？我很好。感谢你再次邀请我。我很兴奋。我知道。这并不是你第一次和我们一起参加牛仔竞技表演。没错。好吧。你知道我们今天要谈论什么吗？太空。星星。好的。

引力波。哦。是的，不。我分别知道它们。哦，重力和波？是的。但不是引力波。我会完全帮你解决这个问题。好的，太好了。所以哈里森，你是一位喜剧演员，我刚刚得知你有一场百老汇外的演出。是的，它被称为哈里森·格林鲍姆，巧合的是。发生了什么。真的吗？我想知道为什么。是的，就是这样。所以哈里森·格林鲍姆。发生了什么。发生了什么。它在舞台上，是一场表演？这是一场喜剧和魔术表演。我一直在努力……

我忘了你会变魔术。是的，是的，是的，是的。哦，我的天哪，这太极客了。哦，是的。我去过魔术营和太空营，所以我真的……所以你整个学校生涯都没有约会。是的，我的父母不想一次一周地为我休息。所以我们今天的嘉宾……

拥有与你不同的专业知识。真的吗？我们有尼尔吉斯·马瓦拉瓦拉。我说对了吗？是的。优秀。这是你第二次参加 StarTalk。是的。你九年前最后一次参加 StarTalk。我几乎九岁了。别，你知道。在我们的一次现场表演中，StarTalk Live，在新泽西州的 Count Basie 剧院。

我们偶尔会把演出带到路上，但在地区范围内。是的。那是我们第一次获得引力波结果的时候。

是的，在第一次发现之后不久。是的，非常非常酷。好吧，你是一位量子天体物理学家。这是你可以在名片上印上的最厉害的事情。我觉得量子非常小，而天体物理学非常大。这也是另一个原因。你是麻省理工学院的教授。他们把你安排在哪个系？物理系。物理系。这说得通，不是吗？如果她只是教英语，那就很奇怪了。是的。

我很抱歉得知你也是科学学院的院长。很抱歉听到这个消息。是的。是的。你能让人们惹上麻烦吗？

我可以，但我主要让自己惹上麻烦。你会在自己的考试中作弊吗？不会。我有答案。不公平。所以麻省理工学院科学学院的院长，我说我很抱歉听到这个消息，因为这会占用你学习的时间，不是吗？但他们付给你更多钱。他们会。是的，是的。他们会。而担任院长带来的另一件事是，你实际上会得到一些行政帮助……

因此，我实际上比……的时候有更多时间待在实验室里……

当我只是教授并且四处奔波做太多事情的时候。试图把事情做好。现在你有小弟了。现在我有了真正非常有才华的小弟。好的。好吧。这就是应该如何运作的。你属于 LIGO 团队。让我们测试一下哈里森。哈里森，什么是……这是一个首字母缩略词。LIGO 代表什么？上帝，我有选择。那是……那行得通吗？尼尔吉斯，我认为这应该是新的……

首字母缩略词 LIGO 的含义。你知道，

你知道，NSF 的提案即将发生很多变化。这可能是其中之一。上帝，我有选择。激光干涉引力波天文台。我说对了吗？你对了。你对了。很好。你也是发现这些引力波的团队成员。所以我明白他们带了一群人去斯德哥尔摩参加诺贝尔奖。你在那架飞机上吗？是的。优秀。她打扮得漂漂亮亮的？有点，是的。那不是我最喜欢的。你什么意思？什么，什么？

如果不是诺贝尔奖，你会穿什么衣服参加其他场合？

我不是那种喜欢打扮的人。而且，我不是那种女性化的人，所以我也不得不决定，我是要穿女性化的衣服还是燕尾服？哦，你陷入了服装方面的困境。是的，服装上的困境。服装上的困境。好的。不错。有趣。那么你最后做了什么？只是短裤。不。我觉得这是答案。瑞典国王对此很满意。你知道我的意思吗？

所以我很高兴你看到了这一点。顺便说一句，我们刚刚在 StarTalk 上，我和基普·索恩本人一起出去玩，我们拜访了他家，我们进行了一次完整的采访。它主要关于，你知道，他是电影《星际穿越》的执行制片人之一。

哇。它刚刚迎来了十周年纪念日，并且为了庆祝这一事实而重新上映，因为它让很多人谈论重力物理学、相对论等等。所以，任何能够提高人们物理学流利程度的东西，我都赞成。即使他们不明白他们在看什么。对。

我说，马修·麦康纳希，我认为他正在变老。我不确定。女儿的事情。是的，女儿和那件事。是的，所以我们讨论了这个。但是让我们回到引力波上来。你提醒了我，我忘了，当我们在舞台上时，我们实际上一起做了一个引力波。

引力波舞蹈。舞蹈。是的。是的，我不知道我们是否有这段视频的片段，但我希望没有。我也是。我试图想象它。所以，尼古斯，提醒大家一下，我们听说过时空中的引力波或涟漪这个词。这当然很准确，但我不知道它是否有帮助，对吧？

那么你如何深入研究并解开正在发生的事情呢？是的，我认为我们可以考虑的一种方法是，非常容易地向太空望去，并将空的空间视为空的空间。

许多事情根本不是真的。空间不是空的。空间什么也不做。它实际上具有许多、许多动态特性，例如它可以弯曲、可以波动、可以撕裂。所以这确实是时空的波浪部分。其想法是，当我们有质量很大的物体时，它们应该具有重力，

如果它们只是……当你提到质量很大时，你指的不是砖块或石头。你指的是黑洞。好吧，你知道，砖块和石头也会做同样的事情，只是效果要小得多。

而且更难测量？难得多得多。那么我们的阈值是多少？我的意思是，我们今天的测量阈值。我们今天的测量阈值甚至不是像我们太阳这样的普通恒星。无法测量。不。所以如果我们正在寻找来自这些物体的波，那么还有更多像中子星和黑洞这样的东西。宇宙中密集的物体。密集的物体，没错。重力在那里发挥作用的地方。是的，所以那些将如此多的重力压缩到很小的体积中的物体，它们是……

真的，那些物体的周围空间非常弯曲。好的。让那些物体尝试奥森匹克。哦，哦，哦。

我们怎么会为一家制药公司做广告？而且我们没有为此获得报酬。我们正在帮助黑洞稍微减肥。它们非常密集。它们正在产生重力和波。我们不希望它们减肥。为了它们的工作。但实际上，霍金辐射是不是黑洞的一种奥森匹克？是的，它会帮助它们蒸发。是的，所以我们有了一个小机制。所以告诉大家关于霍金辐射的事情。

所以霍金辐射，它来自黑洞的量子力学特性。所以其想法是，在量子力学中，我们有一种现象，其中粒子与反粒子可以由光子形成，然后它们可以碰撞在一起并再次变成光子。而霍金辐射……它是能量到物质，物质回到能量。是的。E=mc² 将规定在任何时刻有多少这样的事情正在发生。对。而霍金辐射……

在一侧是 M，在另一侧是 M，所以我们很好。而 C 是光速？光速的平方。所以这是一种现象，当您创造这些粒子时，其中一些能量可以辐射出去。能量从哪里来？它来自黑洞的引力特性，

会发生什么？所以你正在从黑洞中窃取重力、物质，从而带走它的一些重力。是的。好的。它就这样做了。所以对于黑洞来说，这是一个非常缓慢的奥森匹克版本。这就是这一切的开始。非常非常慢。我只是想在那里结束它。对。好的。是的。好吧。所以，尼尔吉斯，我可以带你回到我 14 岁的时候吗？好的。

我来到了海登天文馆。这是我的办公室。我成为了天文馆的馆长。我小时候来过这里。不是 14 岁。不，不，不。不，最终我成为了馆长。所以我来到这里，除了当时我观看的太空节目之外，他们晚上还会举办节目，我们现在仍然这样做。演讲者会进来并就现代天体物理学进行讲座。所以我为此而来。

其中一个关于黑洞。那时我第一次了解到重力以光速传播。你 14 岁的时候就知道了吗？我直到长大后才知道。那时我学到了。那时我学到了。15 岁。然后我考虑了一下，我说，如果重力以光速传播，那么重力是如何从黑洞中出来的呢？

答案对我来说有点可疑。他们说，好吧，总是有一个引力场。而引力场的变化以光速传播。我不知道这是否准确，但这就是那个家伙告诉我的。否则，他无法让重力从黑洞中出来，对吧？

黑洞不允许任何东西出来，即使是光速。如果重力以光速传播，那么重力怎么能从黑洞中出来呢？我只是不那样看待它。我认为重力是时空的几何形状。

而黑洞是该几何形状的一部分。而我们可以知道的事情，这对于光也是如此，只是黑洞视界之外的事情。所以我一直被教导，而且我认为我可能甚至是从基普·索恩那里学到的，认为考虑视界内部发生的事情是没有意义的，因为我们甚至不知道我们的物理定律

是否会在那里成立。所以当我想到重力以光速传播时，实际上以光速传播的是引力波，而它只有在视界之外才有意义。她躲过了那个问题。是的。哈哈！

我们不知道里面有什么，所以谁在乎呢？她完全躲过去了。不，不，这很好。这很好。这是一个重要的区别，物理学作为一门学科必须成熟到意识到有些事情超出了你的知识范围，因此你根本无法对此发表任何评论。对。

目前为止。谁知道我们可能会发现哪些其他力量来描述视界内部的东西。好的，但现在没有发生这种情况。对。好的，但是重力的变化将是涟漪，我感觉到的那种事情的变化。对。我们可以以光速观察它。因为我们会说，如果我们从太阳系中心拔出太阳，

你八分二十秒后才知道。你仍然会绕轨道运行。我们仍然会感受到热量。我们仍然会感受到重力。一切都会正常。八分二十秒后，我们会沿着切线飞向黑暗，并在星际空间中冻结。祝你一天愉快。就是这样发生的。但之前的八分钟是惊人的。

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您好，我是亚历山大·哈维，我在 Patreon 上支持 StarTalk。这是与尼尔·德格拉斯·泰森博士一起的 StarTalk。爱因斯坦，我不知道我是否看过这样做的论文，他是否预测了引力波？是的，所以爱因斯坦在发展广义相对论时，这是引力理论。所以，所以我们都在学校里学过牛顿的

引力。牛顿定律已经被……很容易理解，很直观，它说你有两个有质量的物体，它们之间会感受到吸引力。而且它非常定量。他说吸引力将与它们的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。

非常干净。这是一个干净的操作。你知道，我们在第一次接触物理学时就教它，而且它非常成功。它告诉我们轨道是如何运行的，而且它在很早的时候就有一些地方没有完全奏效。现在，爱因斯坦在制定、思考重力时，他把它颠倒了过来。他说，好吧，你看，重力实际上不是一种力，对吧？

重力是时空的几何形状。大词。但他从 1915 年到 1918 年发表了一系列论文，两到三篇，其中他阐述了这个广义相对论理论。他写下了现在被称为爱因斯坦方程的东西。它们看起来并没有那么不同。

比方说，牛顿定律更糟，只是它们非常可怕。它们很难解决。但这项工作的一部分是他确实提出了这样一个问题，如果你正在考虑的任何物体不仅仅是静止地停留在太空中会发生什么？如果它在移动会发生什么？而不仅仅是以恒定速度移动。如果它在加速会发生什么？然后从他的方程中弹出了某些东西

这个波状物体，他称之为引力波，以及其他东西。我希望我的方程中也能弹出这样的东西。你的方程中会有东西弹出吗？不。看，我也没有。我仍然停留在波浪部分。波浪部分，好的。那是引力冲浪。

它们有很多类似之处，因为如果你想尝试可视化它会是什么样子，一种方法是你可以将时空想象成平静池塘的表面。

你把一块大石头扔到中间，就会有一波波纹在表面传播。它从你扔石头的地方向外传播。如果你是一个小小的蚂蚁坐在冲浪板上，你就会冲浪，对吧？波长，也就是波峰之间的距离，将与你扔进去的石头的尺寸有关。没错，好的。所以当您使用 LIGO 或任何其他可用的工具测量引力波时，

你试图测量它的波长，以便你可以推断出是什么产生了这个波。因为你否则，你没有看到事情发生。不，完全正确。所以我们测量许多东西。我们测量波长，也就是连续波峰之间的间距。我们还测量振幅，也就是波的高度有多大。嗯哼。

这两者都会随着时间的推移而变化，这取决于源是什么。所以通过测量波的形状……当你进入它和当你离开它时。当它经过你身边时。是的，当它席卷地球时。没错。

当你这样做时，你可以推断出发出该波的系统的某些特性。有点像如果你只是在池塘边缘看到涟漪，你必须计算波的频率，你必须测量波的振幅，你必须了解水的密度或粘度

没错，因为介质，它会以不同的方式穿过。对，一旦你把这些东西放在一起，即使从未见过石头掉进池塘中央，你也可以说出一些关于石头的事情，这就是我们试图做的事情。所以这非常令人印象深刻，因为你得到了这个测量结果，

然后在研究论文中，这是两个质量为太阳 30 倍的黑洞在十亿光年外碰撞。我的意思是，做出这种说法太厉害了。是的。我认为黑洞的特性几乎——我想不出太多东西——

比这更厉害。我同意。我必须告诉你为什么。我的意思是，你知道，我们用 LIGO 测量的第一个引力波来自这些 30 个太阳质量的黑洞。你知道这些怪物当时在做什么吗？当它们碰撞时，它们的速度是光速的一半。哇。好的。我的意思是，只是……

你无话可说。我试图想象它。我不知道我是否真的能想象出……我正在想象一部哥斯拉电影。就像一个长着胳膊和腿的黑洞。他们都在互相战斗。但不是城市，而是太空。这就是我的大脑正在思考的地方。而且，而不是以人类或哥斯拉的速度移动，它们是以光速移动。加速一个小……

电子到光速所需的能量，以及我们用 30 倍于太阳质量的东西来做这件事的想法。所以宇宙本身没有比这更大的粒子加速器了。确实。哦。哦。

它发生时会发出声音吗？不会。原因是……但等等。你们为那个波浪配上了音轨。金属乐队？这与它是否发出声音不同。好吧，那么让我们摆脱那个小把戏，因为我总是必须撤销媒体所做的事情，或者为此提供背景，因为人们会说，好吧，如果空间是真空，而且……

因为他们知道声音不会……在太空中，没有人能听到你尖叫。没错，对电影来说。外星人，外星人。那么你是否认可了这种声音的附加？作为一名教育家和物理学家，你在哪里？是的，所以，你知道，我认为作为科学家或人类和观察者，有很多现象……

我们无法直接观察。让我们以光为例。所以我们喜欢看即使是天文物体的图片，它们也在发射 X 射线。我们看不到 X 射线，所以我们把它涂成蓝色。我们可以看到蓝色，然后物体看起来是蓝色的，我们想象那是 X 射线。所以当我想到这些波的声音或声音时，它是一种编码。这是一种方法

将其映射到我们确实拥有的感官上。好的。对吧？所以这就是……你知道，否则，这足够公平。你知道，所以我的意思是，想想我们可视化细胞的方式。我们，

我们不能只看一堆东西，然后说，你知道，那是细胞。我们使用了显微镜，我们使用了观察方法，然后我们拼凑出一张图片。我们增强了我们微弱的感官。没错。为了获得宇宙的通道，否则它将永远隐藏在显眼处。但这很危险，因为如果你选择错误的声音，那么没有人会在乎。就像你制作了两个黑洞碰撞的视频，它发出砰砰的声音。你必须选择正确的声音。

汤姆和杰瑞卡通中的东西。没错。鲁卡。砰，砰，砰，砰，砰，砰。它不起作用。所以对于 LIGO 来说，一切顺利，但它并没有顺利开始。我记得有一些物理学家被召集到国会，为国家科学基金会将要拨出的巨额资金辩护，这些资金将用于支付你的激光玩具。是的。你是如何说服他们你不是在建造死星的？我不知道。

是的，所以有几件事。LIGO 的历史确实如此，所以我知道的历史是，Ray Weiss 和 Kip Thorne，LIGO 的两位创始人，Ray Weiss 是一位实验家，他正在思考如何测量引力波。他获得了诺贝尔奖。对，他们获得了诺贝尔奖。基普·索恩正在思考天体物理学。如果两颗中子星或黑洞碰撞，引力波会是什么样子？然后……

他们在 1975 年偶然相遇。故事说，他们不得不共用一个酒店房间，因为他们的一个预订出了问题。然后他们整夜都在策划

如何进行这种测量。这就是 4 公里长的探测器、2.5 英里长的探测器 LIGO 的概念诞生的由来。让我感兴趣的是，当时，因为我记得因为我这么老，马里兰大学的某个人，乔·韦伯，

正在建造引力波探测器。它是一个铝制圆柱体，带有非常灵敏的伺服系统（如果这是正确的词语），它监控着这块铝板的位置。如果引力波冲过它，它会以某种方式晃动它，然后他会通过这些伺服系统来测量它。所以这种方法构思了……

在酒店房间的深夜里，这是一种完全不同的方法。正确。也许没有办法用铝板、圆柱形铝板来探测它。我认为现在事后看来，我们可以说那将是

相当，我们还没有做到这一点，对吧？是的，好的。所以马里兰大学的乔·韦伯确实有这块大金属板，它装有传感器，可以检测到这块大金属板的振动，就像你敲击酒杯并发出某种声音一样。所以它会因为穿过它的引力波而振动。现在，事实证明韦伯的主张是

所以当韦伯提出这一说法时，许多人开始建造类似的仪器并试图重现测量结果，但他们做不到。

我们如何探测时空的涟漪？尼尔·德格拉斯·泰森和喜剧演员哈里森·格林鲍姆与麻省理工学院物理学家和 LIGO 研究员 Nergis Mavalvala 一起探讨了黑洞碰撞、量子技巧以及引力波如何帮助我们揭开早期宇宙的面纱。注意：StarTalk+ 赞助者可以在这里收听完整剧集，无广告： https://startalkmedia.com/show/when-black-holes-collide-with-nergis-mavalvala/感谢本周给予我们支持的赞助者 Akhilesh Kashyap、George Woods、Alishan Momin、Scott Artyn、Terrance Wallace、justinetaylor1989、David Kupersmith、Asef Karim、Robert Somazze、Micheal Emmer、Jeffrey Cooper、Bigyan Bhar、Gavin TRaber、A Bains、josh burrell、Darius Cruz、Cassandre L Henderson、Liam Higley、Ojakuna、Karen、Anshul Sanghi、Sam Walley、David Eatwell、Psychotacon、Alec Myers、Alfred Rivera、Colby Carmichiel、Tommy、kim kanahele、Robert Breutzmann、Dan Defibaugh、Slyter、Aksheev Bhambri、Chris Topher、Joanna Apergis、Rockington、Patrick Corrigan、AlexKP_、Abi ROdriguez、Shawn Santor、Shanna Johnston、Cleve Dawson、Mohammed Bilal Monnoo、Patrick Laurin、Eric Kaplan、Dr. What、Glen S. Sheets、David Yardley、Librak Productions LLC 和 Catherine Thomas。 订阅 SiriusXM Podcasts+，即可收听 StarTalk Radio 的新剧集，无广告，提前一周收听。现在就在 Apple Podcasts 上开始免费试用，或访问 siriusxm.com/podcastsplus。</context> <raw_text>0 最终，人们就是不信。如果我没记错的话，他有一篇论文说他做了一次测量。他做了一次测量。如果我没记错的话，说法是，我们做了一次测量。而且，我们不仅做了一次测量，而且波似乎来自我们星系的中心，这被认为是某些引力很重的物体（如黑洞）的首选位置。对。

但是人们就是无法重现它。但它的确激起了人们对这个话题的兴趣。因此，大量的人开始建造这些东西，但他们没有进行任何测量。所以，并非所有无效的结果都是坏的，如果它们能激发兴趣的话，这就是教训。我认为这是对的。即使在韦伯的情况下，最终结果也证明

是错误的主张，但他发明的一些技术直到今天我们仍在使用。好的，你提到了关于科学的一个非常重要的方面。一位研究人员的结果并不能代表真理。是的。你需要验证。是的。

是的。因为任何事情都可能发生，他们可能有偏差，电流可能波动，任何事情都可能在一个案例中发生。但是如果你有两个、三个、四个，如果它们给出相同的结果，你就得到了好东西。如果没有人能匹配结果，那就该继续了。没错。在韦伯的案例中，我认为它更有趣，因为他有两个这样的棒状探测器，只有当人们建造第三个、第四个、第五个探测器时，而且它们是用略微不同的技术建造的。是的。

也许甚至是带着略微不同的期望，人们才明白没有人能够重现韦伯所说的内容。所以现在在 LIGO，当你宣布你的重大发现时，两个黑洞碰撞，

我们为什么应该相信你？好问题。是否有另一个 LIGO 来检查你做了什么？是的。哦，它就在那里。有多少这样的激光器？好的。是的，有。我们到此为止。很好。不，当然有先见之明。我参观的 LIGO 设施位于路易斯安那州，新奥尔良郊外，但你会有另一个

如果一个 LIGO 设施探测到，你就会假设并期望另一个 LIGO 也探测到。正确。不一定是同一时刻。相隔……

几乎肯定不是同一时刻，因为在华盛顿州西雅图以东还有一个 LIGO 设施。你可以想象一下，如果你想象一下穿过地球的波，引力波就是这样做的。如果引力波是由某个遥远的天体发出的，光对天文学家来说实际上相当困难，因为到达我们的光会与中间的一切发生相互作用。引力波只是穿过大多数东西。好的。

所以它们非常有用。你对在其源头发生的事情有一个纯粹的表达。是的，但这把双刃剑，因为同样地，它与我们的探测器也没有很强的相互作用。所以它真的很弱。小心你所希望的。对，对。这个引力波听起来很粗鲁。所以华盛顿的那个，我认为是在汉福德。是那个吗？是的，在华盛顿州的汉福德。我认为过去那里曾经是一个提纯……

钚的地方。是的。所以你是在给引力波赋予情感吗？你声称它很粗鲁？是的，引力波只是穿过派对，对谁也不打招呼。谁也没有，对。所以如果你问，我们还没有用引力波观测到的一件事是来自非常早期宇宙的引力波，比如大爆炸之后。对。

当我们思考我们对大爆炸的了解时……但要明确一点，你没有观测到它们，因为你还没有能力这样做。是的，我们的仪器还不够灵敏。好的。所以如果你考虑一下我们对大爆炸的了解，我们所了解的来自光。现在，我们从大爆炸中看到的这种光，也就是宇宙微波背景辐射，实际上来自大爆炸后 400,000 年。

之后。现在，在此之前发生了什么，我们无法判断，因为当时宇宙非常热和稠密，光无法逃逸。现在，这意味着什么？这正是你刚才说的，哈里森。所以光就像去参加一个派对……

和一个外向的人在一起，你说，亲爱的，我准备离开了。你离开派对还需要一个小时，因为他们会停下来。他们会在说再见的人的路上向人们打招呼。然后把他们的饮料加满。没错。他们不会来。来自早期宇宙的引力波一直在向我们涌来。如果我们能够在 LIGO 波段测量它们，

它们将从宇宙诞生 10 的负 22 次方秒时向我们涌来。原因正是你所说的那样。他们就像和内向的人一起去参加派对。你说……

你知道，我们准备离开了，如果你能向主人道别，你很幸运。对。所以这区分了我们对早期宇宙的访问与我们普通望远镜所能带给我们的东西，这实际上是 400,000 年的障碍，而引力波则直接穿过它。他们甚至不在乎。他们没有，他们一直在前进。对。所以如果你想看到宇宙最早的时刻，你

引力波是你的朋友。如果我们想让它们更灵敏，我们是否必须使用更大的激光器？这是其中一部分，但还有很多其他事情你也必须做得更好。

由 Hoolarius 提供。单口喜剧，现已在 Hulu 上线。大家好，Hulu 有很多新的单口喜剧特别节目，它们不仅有趣，而且非常搞笑。非常有趣，Hulu。无论如何，他们正在推出来自 Jim Gaffigan、Ilana Glazer、Roy Wood Jr.、Bill Burr 等优秀喜剧演员的独家单口喜剧特别节目。每个月都会推出新的特别节目，他们还有大量的单口喜剧特别节目可供观看。访问 Hulu，立即观看你的单口喜剧节目。

我和基普·索恩交谈，我核实了，因为我读过这个，但他才是权威，我说，你拥有所有这些装置，4 米、4 公里长的光束反射，然后它们重新组合。你观察相移并观察抖动，我说，抖动有多大？这个装置由于这个波的通过而移动了多少？它是……的宽度

质子直径的 1/20。当它很冷的时候。当外面天气好的时候。不，这太大了。太大？等等，所以，好吧。所以让我们更广泛地谈谈。一部分……的直径

原子核，好吗？千分之一。好的。所以你想确保没有其他因素是你即将测量的因素。否则，你测量的是错误的东西。当我参观时，他们告诉我，如果有人在 1 英里外的大街上行走，这些振动可以在其中被探测到。这正是他们描述它的方式。但他们看到所有振动，所以他们必须将实验与……隔离

来自外部可能发生的一切。好的？所以然后你隔离它，然后把它放在真空中，这样空气粒子就不会撞到它。所以现在它在那里。但是然后它处于一个温度。它不是绝对零度。所以在任何温度下，一切都在振动。即使你把它压制下去，粒子的位置也总存在量子不确定性。

海森堡告诉我们这一点，好的？所以如果你想知道一个粒子到底在做什么，那就存在不确定性。那么你如何进行小于量子不确定性允许的测量呢？我们进行了这次谈话，基普·索恩说，好吧，我们做了 bla bla bla，我们做了这个，这样我们就欺骗了量子定律。我说，不，不！那是向上，向上，向上！

如果它能按照你的意愿弯曲，那它就不是定律了。那么他在说什么呢？是的，我们这样做。不，这不是答案。所以这就像《人体窃夺者》。是的，他也是其中之一。什么？

我本来想冻结，我们中的一个，我们中的一个。我们俩都能弯曲量子物理学的规则。好的，对于那些拥有这种能力的人，请向我解释一下。是的。尽可能用简单的英语解释。是的，我可以尝试这样做。所以，量子力学告诉我们，如果你测量粒子的两个特定属性，一个例子是能量，让我们谈谈

光子，因为事实证明，目前在 LIGO，我们受到光的量子力学的限制。镜子的量子力学还不是问题，因为镜子的移动仍然超过它们的量子特性允许的范围。所以让我们谈谈光。光的量子化表明光具有两个属性。光由光子组成，并且

如果我想进行测量，我想知道它的两件事。我正在测量的光子的能量是多少？它们何时到达我的探测器？你不能同时用信息知道这两件事。

无限精度。用完美的知识。没错，用完美的知识。但是如果你允许另一个属性非常未知，你可以非常非常了解其中一个属性。量子力学允许你这样做。这就是我们玩的把戏。所以如果我们感兴趣，就像我们在测量中一样，测量光波的相位……

相位是因为你有两束光。对。你必须看看它们是如何匹配的。没错。因为如果它们完美匹配，则一个相对于另一个没有发生任何变化。对。明白了。但是如果一个波冲过来，那么一个会稍微不同地抖动，而波不会匹配。你会看到……好的。没错。这正是正确的。所以假设你对测量相位感兴趣，那么你可以做的是创建……

具有以下属性：你让波的幅度或能量非常未知，但你用相位的精度来抵消它。我们已经学会了如何制造能够做到这一点的仪器。该死。

所以它们是增加不确定性的仪器。它们确实如此。在一个变量中。没错。并在另一个变量中减少它。这非常重要。如果你同时减少两个变量中的量子不确定性，你将违反物理定律。但我们没有这样做。好的，你只是在弯曲物理定律。所以我们没有违反物理定律？不，这是一个更好的漏洞。我喜欢说……这是一个量子漏洞。承认吧。好吧，它……

不。哦，她生气了。她对那件事有点态度。增加不确定性。我称之为操纵量子物理定律，因为我们不能违反它们。漏洞通常是你没有想到的事情。而我们已经想到了。

我们故意这样做。而且，你知道，所以这就是那种事情。所以如果你根本不知道……那不是问题。所以需要付出代价。代价是，看，如果你对测量相位感兴趣，并且由于你的测量装置并不完美，你开始收集一些关于幅度的信息，它将不再适合你。因为记住，幅度现在非常非常嘈杂。哇。

好的。所以这就是我们所做的。我们减少了我们最感兴趣的测量量中的噪声。我们把它塞进我们试图不去测量的量中。好的。然后我们尽力做到这一点。抓住量子物理学的牛角。是的。让它屈服于你的意志。你知道，几乎。我们称之为压缩。我们压缩光。嗯。

现在让我们看看这张图片。你有两束光束。是的。我认为它们是成直角的。是的。是的。往返行程是 8 公里。对吗？是的。好的。所以光需要时间来进行非常精确的测量时间。这是一束被分割的激光束，对吗？是的。

它已经被分割，而且它不仅向下走 4 公里然后返回，还存在一个额外的复杂性，如果你愿意的话，那就是在这 4 公里的范围内，

我们有一对相互面对的镜子。就像你把自己的头放在两面镜子之间，你会看到多个图像一样，光在它们之间多次反弹。这是一种增加路径长度的方法，如果你愿意的话。好的。所以它反弹，在我们的案例中，在 LIGO 的案例中，大约 100 次。好的。但随后它必须返回来重新组合。是的。好的。所以你有你的神奇方法……

它上下反弹 100 次。然后在某个时刻，光必须返回并且不反射回去。然后你比较光的波。来自两个臂，是的。所以这就是偏移。那么一个波与另一个波相差多少才能成为引力波，才能成为引力波的影响？是的，你可以这样想，我们的仪器的输出，我们正在测量，你认为光就像来自每个臂的两条正弦波，我们安排距离使得这两条光波抵消。所以一个的峰值位于另一个的谷值上，在理想情况下，你将看不到光，零光。

对吧？然后如果一个臂的长度略微不同于另一个臂，那么它们就不会完美抵消。现在一些光会渗出。精彩。对。没错。我应该为此获得诺贝尔奖。这很好。

这很好。他们已经这样做了。你和爱因斯坦并列。并列。所以，在没有信号的地方看到信号总是比测量两个大信号之间的差异更好。是的，如果你试图测量一个大数字中的微小差异，那么测量起来非常困难。这很难。但是你从非常接近零的东西开始，现在你得到任何东西，你都得到了东西。哇。所以这就是我们所做的。

而且那个额外的信号与波的初始幅度相比有多强？那么它是那个幅度的几分之几？是的，这是一种技术细节，因为你从，你知道，100 瓦的激光光开始。这是一个强大的激光器。是的，这是一个非常强大的激光器，特别是如果它也是一个像我们一样安静和无噪声的激光器。我的激光笔是什么？

Yoli 的指针就像毫瓦。是的，毫瓦。一个非常明亮的可能……几千分之一瓦。对。而这是 100 瓦。是的，这是激光器上的 100 瓦，当光在所有镜子之间反弹等等时，在任何给定的时间点，你都可能在仪器中循环数百千瓦的功率。对。

在我们探测到输出时，你知道，我们试图获得，你知道，非常微弱的光，接近于零。我们正在测量大约 10 毫瓦的光。10 毫瓦。好的。相对于正在移动的数十万毫瓦。没错。更有趣的问题是，你可以认为干涉仪的输出本身就像它一样，它是一个正弦函数。

所以我喜欢这样想，我们试图把自己停在一个低谷。在底部。在底部。然后我们问，你能区分、分辨出最少多少光？这就是你正在分辨的相位或距离路径长度。所以这就是对应于 10 的负 18 次方米路径长度差的数字。

这是质子直径的几分之一。这是质子直径的千分之一。疯狂的谈话。是的。所以她在那里插入了一个很好的术语。我想把它拉出来。她提到了干涉仪。好的。作为一种设备，它必须被发明出来。它是在上个世纪的世纪之交由……发明的

迈克，阿尔伯特·迈克耳孙和莫雷。他的名字是什么？我不记得他的名字了。著名的迈克耳孙-莫雷实验。他们发明它来测量光速。

所以对光速的第一次真正精确的测量是由迈克耳孙和莫雷使用干涉仪进行的，他们让波要么对齐，要么不对齐，而它们不对齐的程度将为你提供关于他们正在测量的光速的信息。所以，我的意思是，这是一个非常强大的——所以他们因为发明了这个装置而获得了诺贝尔奖。是的。

他们就像在发放这些东西一样。我认为这是我们今天听到的第三个。

像分发糖果一样分发它们。所以，我只是对这一切是如何结合在一起的印象深刻。我认为这只是提醒我们，我们所做的每一个发现都是建立在之前的一切之上的，对吧？因为我们已经讨论了这么多 100 年前发明的对我们 2015 年的发现很重要的东西。好的，让我们用你对等待我们的发现的预测来结束

将我们现在知道的物理学带入一个新的地方，或者需要出现什么新的物理学才能将我们对宇宙的理解带入一个新的地方。

是的，所以我会说，目前，我们迄今为止看到的各种天体，都是成对的黑洞或成对的中子星的碰撞，或者可能是同一双星系统中的中子星和黑洞。这些都是被预测到的。我们有点期待它们，但即使是这样也给我们带来了像观测这样的谜团。

我给你举个例子。我们已经看到大约 100 个太阳质量的黑洞。我们不知道自然是如何形成它们的，因为如果它们以与 20 或 30 个太阳质量的黑洞相同的方式形成，那么恒星就不会这样做。对。这意味着我们不了解恒星是如何诞生的。没错。或者死亡。对。我一直认为这就像你拿起乐器，练习很多关于恒星是如何诞生的。哦。是这样运作的吗？我认为已经有三个电影了。

是的，他们一直在制作电影。他们一直在重拍那个。一颗星诞生了。我的意思是，我们已经有三个电影来学习恒星是如何诞生的。但是让我提醒你，电影明星被称为明星，因为我们先有明星。我们先来。

不是因为它们充满了气体。热气体。它们是以宇宙中的物体命名的，反之则不然，需要明确一点。但是尼尔，我认为这对你是个好主意。我认为你需要制作一部关于真实恒星的终极《星梦泪痕》电影。哦。如果我们要再次制作这部电影，那就把它做好。是的，我同意。我会是爱上那颗星的人。

好吧，感谢你用你的见解、你的专业知识和你的院长职位来启发我们。哦，我的天哪。我想做的是，如果可以的话，用宇宙的视角来结束。这是我对着镜头说话，而你假装你在注意的部分。再一次，我们接触到……

科学，特别是物理学中的重大现代发现，这是由之前的创造性思维、创造性工程、计算速度的提高所实现的。这些事情发生

是的，你可以说，“我有一台非常快的电脑”，你可以为此受到赞扬，但也许有人可以将它用于他们以前无法解决的事情。“我对黑洞的工作原理有新的想法。”好吧，让其他人知道，因为有人可能会有另一个关于如何将其应用于我们现在甚至没有想到的发现的想法。所以这种相互关联性，宇宙发现对这些多个前沿的相互依赖性

这就是科学的工作方式。人们会问，“我们是否正在接近科学的终点？”好吧，如果你认为所有将被发现的东西都已经发现，那么你可能会这样认为。但是我对这项工作的历史的解读告诉我，如果你认为科学即将结束，那是因为你缺乏足够的创造力来想象它还能去哪里。看看所有悬而未决的碎片。

所有科学前沿，以及它们有一天如何与下一代爱因斯坦结合起来，将我们带入下一个千年的宇宙发现。这就是宇宙视角。

所以，Inurgis，感谢你回到 StarTalk。我们与你在纽约大学（市中心的一所姐妹院校）发表的另一次演讲相衔接。感谢你抽出时间来参加我们的节目。再次声明，是 mavalvala。是的，我说的没错。是的。谢谢。哈里森，很高兴再次见到你。我也是。很高兴听到你的节目。谢谢。人们可以在 HarrisonGreenbaum.com 和社交媒体上的 HarrisonComedy 找到你。你明白了。尼尔·德格拉斯·泰森，你的私人天体物理学家。一如既往，我劝你继续仰望星空。

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