星空万象

考古学家的梦想是记录下李白吟诵的声音，古生物学家的梦想是记录下恐龙吼叫的声音，他们的梦都太难了，只有天文学家是幸运的，他们“听”到了亿万年前，超大星体乃至早期宇宙活动的“声音”——纳赫兹引力波。

引力波是空间本身的波动。我们的世界有两部分，一部分是物质，一部分是物质所在的空间（包含时间，物理学家也叫它“时空”）。

空间看似是很稳定的，你拿出尺子，不论身在北京或者纽约，无论往左右，还是前后、上下看去，一米就是那么长，没有变化。

但相对论告诉我们，空间会发生“弯曲”。不但如此，爱因斯坦和数学家庞加莱还预言了，很多时候，空间的弯曲可以像波纹一样弥散开去：整个宇宙空间就像湖水，星体（的某些）运动则让湖水上荡漾开各式的波纹——引力波。

科学家记录下引力波的图形，把这个波形看做声波播放出来，就“听”到了宇宙的声音。这可能是数亿年乃至百亿年前的，人类能想象的最古老的声音。

引力波有不同的频率。低频引力波一般来自超大质量黑洞的绕转旋进，甚至可能来自混沌早期宇宙，是人们探索超大质量黑洞的奥秘，乃至研究早期宇宙活动的很珍贵的窗口。

探测空间的波动是一件很艰难的事情，因为这个波动太微弱了。爱因斯坦一百年前预言的引力波，直到2015年才被人类确切地探测到。

最初的方法，是用激光装置摆出一个“阵”，其作用是一把测量空间长度的“尺子”。如果这个尺子突然变长或者缩短了，就说明有空间弯曲的波纹掠过，也就探测到了引力波。

不同大小的尺子，可以找到不同波长的引力波。尺子越大，找到的引力波的波长就越长，其频率也就越低，越有可能给出超大质量黑洞绕转旋进的信息，以及早期宇宙遗落的线索。

人类第一把探测引力波的尺子有几公里的长度，它找到了几十到几百赫兹的空间波动。

在地面上很难做的更大了，于是科学家在太空造尺。包括我国的“天琴计划”在内，多个课题组依靠卫星，在空旷的地外空间组建巨大的激光尺子，测量更大尺度的空间波动。他们找到了频率为几赫兹的引力波。

这已经很了不起了，但人类的探索没有尽头，几百赫兹不够，几赫兹不够，要纳赫兹（十亿分之一赫兹）。

怎么把尺子做到更大？要寻找纳赫兹频率的引力波，除非把整个宇宙作为实验室，用星系间距那么长的尺子来探测？——这可能吗？

不但可能，已经做到了。

科学家直接用宇宙中的脉冲星当做自己的实验设备，做出了宇宙级的无比巨大的“尺子”。

脉冲星是一种特殊的天体，它一直发射高能射线，同时也在稳定而高速地旋转，就像一个人拿着高亮度手电筒，在黑暗的宇宙中一下一下不停转圈，如果他的手电筒可以扫过地球，人类就会观测到一下一下的“手电筒”信号，其时间间隔非常稳定。

那么，如果这个稳定的“手电筒”信号，突然缩短或者延迟了，说明什么呢——很可能，是这中间传播的空间发生了扭曲，换句话说，可能有引力波扫过这个区域。如果同时观测多个脉冲星，引力波扫过的信号就会更明显，也更确切。

科学家把至今掌握的很多脉冲星看做一个“阵列”，通过观察这个阵列中哪些脉冲星信号，在何时出现怎样的变动，反推引力波的信息。这个布置在宇宙中的阵列，更学术地叫做脉冲星计时阵列（PTA）。中国团队与而中国的相关项目，就是标题中的CPTA。

最近，中国用位于贵州大山中的巨大射电望远镜（“中国天眼”FAST），观测57颗毫秒周期的脉冲星阵列，在很高的精度下（约为五十万分之一误报率），得到了纳赫兹级别的引力波存在证据。

这样低频的引力波，其波长有好几光年，频率有数年之久，对空间的扭曲大小却微乎其微，而中国的团队做到了杰出的精度，这是我们的科学家用宇宙级尺度的实验设备，长久地细细打磨出的成果。

初探纳赫兹引力波，还不能说我们捕捉到的信号对应着某一个天文事件，它更像是整个宇宙在纳赫兹频率下荡漾的背景；就像湖水在风波、鱼纹、雨点之外，其整体还在缓缓波荡沉浮。这些信号，是数十数百亿年的时间里，那些雄踞一方的超大质量黑洞乃至宇宙本身，在浩瀚的空间描绘了巨大的、浅浅的花纹；就像中国的诗人曾经写下：

“当笔画出地平线

你被东方之锣惊醒

回声中绽放的是

时间的玫瑰”。

【我们尊重原创，也注重分享。版权原作者所有，如有侵犯您的权益请及时联系，我们将第一时间删除。分享内容不代表本网观点，仅供参考。】