时间的玫瑰基于探测到纳赫兹引力波存在的证据

考古学家的梦想是记录下李白吟诵的声音，时间的玫瑰基于探测到纳赫兹引力波存在的证据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”。

来自：中国科学技术馆