还有别的吗?
我们不能通过黑洞找到引力子,但我们可以通过黑洞死亡前的旋近得到些信息,因为它们会产生引力波。
具有质量的物体加速运动时会使周围的时空产生涟漪,这种时空的波动就叫作引力波。这就好比你用手在装满水的浴缸里来回移动。手的运动激起的水波可以一直传到浴缸的另一头。大质量的物体在空间里运动时也会带来类似的效果。运动的质量弯曲空间,对其产生的扰动也会像波纹一样传播开来。
有意思的是,当引力波经过时,沿着它路径方向的每一个物体都会被拉伸和扭曲。一个圆会瞬间变为一个椭圆,一个正方形会瞬间变为一个长方形。听起来很酷,是不是?先别急着去看你手里的书是不是正在变形,你要知道,引力波能够引起的时空扭曲大概只有原物体尺寸的1/1020。也就是说,如果你有一根1020毫米(10光年)长的棍子,那么引力波大约能让它变短1毫米。这个效果是很难测量的。
不过,科学家既聪明又有耐心。他们建造了一个实验室,取名为LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,激光干涉引力波天文台)。它由两个互相垂直的4千米长的管道组成,科学家利用激光测量两个管道顶端的距离变化。当引力波经过时,会在某一个方向拉伸空间,而在另一个方向压缩空间。通过测量激光在每个管道中反射若干次后再叠加产生的干涉条纹,物理学家可以很精确地测出两者之间的空间是不是被拉伸或被压缩了。
2016年,在花费了6.2亿美元的经费和数十年的观测时间后,科学家终于识别出了首个引力波信号。这个发现完美地证实了爱因斯坦引力会弯曲时空的理论。糟糕的是,我们无法从中得知引力是如何在量子视角下发生作用的,因为引力波不等同于引力子。这就好比证明了光是存在的,并不等同于证明了光是由光子组成的。不管怎样,这是一个重量级发现,应该得到人们的重视。