捕捉引力波

美国国家射电天文台的天文学家斯科特·兰瑟姆目前正尝试通过观察银河系中最精确的自然钟——脉冲星来捕捉爱因斯坦广义相对论最基础的一个预测——引力波。他说：“引力波将为我们打开一扇新窗户，让我们可以以全新的角度认识宇宙。如果捕捉到引力波，我们就能用质量代替光来理解宇宙。”不过，他也表示，这一研究可能要耗费10年才能得到第一个结果。

兰瑟姆表示，关于万有引力的本质是什么，牛顿认为其是一种即时超距作用，不需要传递的“信使”；而爱因斯坦则认为万有引力是一种跟电磁波一样的波动，并将其称为引力波。爱因斯坦认为，引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递。兰瑟姆说：“就像轻轻摇动一个电子就会导致周围的电场和磁场出现波纹来向外传递光和其他形式的辐射一样，当你摇动某些庞然大物时，它就会释放出引力波。”

然而，遗憾的是，即使一种非常大的引力波泼洒在地球表面，也只能将地球稍微压扁，导致其直径增加约10纳米左右。很多地面实验希望能探测到这样的细微抖动，比如，由加州理工学院和麻省理工学院携手进行的激光干涉引力波观测站(LIGO)就一直试图将引力波的真正信号与驶过的车辆产生的噪音、雷声甚至100公里远的海波的涨落所导致的背景噪音分离开来。

兰瑟姆和热心这项研究的同事正朝着一条他们认为更简单易行的道路前进：他们希望通过观察脉冲星来获得引力波的信号。脉冲星是一种超级稠密的星体，其中有些脉冲星一秒钟之内会旋转数千次，每次都会释放出一束辐射，时间不足100纳秒。该研究团队希望监测大约20个这样的遍布整个天空的脉冲星，以找到非常低频的引力波收缩或者扩展它们和地球之间的时空所导致的辐射时间的偏差。他们认为，信号最强烈的引力波的一个来源是遥远的、相互碰撞的星系内质量庞大的黑洞长达数年的跳动。

兰瑟姆是10个致力于解决这一问题的人中的一个，这些人由国际脉冲星计时阵联盟统一协调。好消息是，他们不需要额外研制任何工具：现在世界上最大的单碟片望远镜——位于波多黎各的阿瑞西波无线电望远镜能胜任这项工作。坏消息是，需要对脉冲星进行大约10年的监测工作才能捕捉到环绕黑洞旋转的脉冲星发出的引力波。迄今为止长达5年的研究中，他们仅仅对6颗脉冲星进行了计时测量。

兰瑟姆表示：“让我们感到兴奋的事情是，随着时间的推移，我们发现引力波的机会越来越大，只要我们有信心，我们就能看到引力波。”