“巨耳”细听重力波

【英国《新科学家》周刊9月7日一期文章】在华盛顿州中部远离城镇的地方，两根白色的管子跨过沙漠。这两个巨型庞然大物是耗资4亿美元建成的实验室，叫做LIGO,是技术最新、规模最大的探寻重力波的尝试。
根据爱因斯坦的广义相对论，任何产生剧烈震荡的事件，比如黑洞生成或行星相撞，都会在时空当中发出类似于空气中声音振动的细波，压缩或拉伸它们穿越的一切物质。如果我们建成一个特别好的“耳朵”，就应当能够听到这些重力波。
这种听力所需的灵敏程度可以说是难以想像的。即使是最剧烈的宇宙爆炸也只能对时空产生微乎其微的压缩和拉伸：每公里长度只能产生质子直径千分之一还不到的变化，因此需要特别敏感的装置才能测出来。物理学家已经尝试着用悬空的大金属条探测是否有重力波穿过时产生的回响，但迄今未获成功。
LIGO不同。穿过两条管子的激光束在反射镜的作用下来回跳跃，然后才重新汇合。管子长度的变化决定着光波干扰的变化，因此当重力波穿过时，两根管子一根受到挤压，另一根被拉伸，所以两束激光的交叉点或明或暗。仪器的臂杆越长，效果越明显。这就是LIGO为何巨大无比的原因。两台干涉仪一台在华盛顿州，另一台在路易斯安那州。每台干涉仪的臂杆长4公里。两根管子于今年1月安装，到年底才有可能真正探测到重力波。
但这仅仅是具有可能性。以现在的形式而言，即使是这个耗巨资修建的设施恐怕也太原始粗糙，什么也看不到。LIGO的首席理论家基普·索恩认为，定于2006年进行的重修应当大大提高它的敏感度。LIGO小组成员可以先在一台规模较小的机器上改进技术，然后再把试验转到这个4公里长的庞然大物上。
LIGO的目标激动人心。如果LIGO及其小组有朝一日取得成功，我们将看到一种全新的辐射：不是电波、磁波，而是重力波。由于重力与时空密切关联，所以它就特别神秘。看到重力穿行将是一项重大成就。而且重力波的波源也非常有趣：黑洞、中子星、大爆炸。