读了那么多引力波的文章,为啥还要买书?-创新-知识分子

读了那么多引力波的文章,为啥还要买书?

2019/06/21
导读
不要小看科普书的力量

撰文 | 高鸿信


人为什么要探索宇宙?因为好奇。我为什么要读书?也是因为好奇。2016年2月,人类首次直接探测到引力波的消息,使各类科普文章在朋友圈刷了屏。2017年10月,双中子星合并的探测开启多信使天文学时代的消息,再次刷爆朋友圈。


读过那么多文章,为何还要买书?第一,书籍能够带来更加系统的知识,而科普文章会受限于篇幅。第二,书籍能够带来更多细节,极大地满足我的好奇心。


我买的第一本相关图书是珍娜·莱文著的《引力波》。买这本书是因为用“引力波”作为关键词,它永远排在第一位。哥大天文学教授的头衔,加上雷纳·韦斯和基普·索恩双诺奖得主的封底推荐,让我毫不犹豫就买了下来。


《引力波》一书的主要内容是科学家大佬们的爱恨情仇,以及各种有关LIGO的奇闻异事。比如MIT的“夹板宫殿”,比如LIGO管道里的蜘蛛和蛇。故事足够详尽,也挺有意思,但因为细枝末节的内容太多,让人阅读的时候往往忘记了主干。


此外,本书内容虽然在时间轴上足够全面——涉及到韦伯棒、脉冲星、40米实验室等各个先驱工作,但因为叙述没有按照时间顺序,往往让读者产生年代混乱的感觉。最大的问题在于,通篇几乎没有讲引力波的科学,这使得此书丝毫没能满足我的好奇心。


第二本书是卢昌海的《时空的乐章:引力波百年漫谈》。买这本书是因为买过作者的《黎曼猜想漫谈》,他能把那么抽象的黎曼猜想写的引人入胜,讲引力波应该不成问题。然而这本书险些让我中途放弃!因为第二章出现了大量的广义相对论场方程,然后第四第五章一直在解方程!终于在第六章,出现了我最喜欢的——能把数代入计算的公式,比如计算木星绕太阳公转的引力波辐射功率是5.3 kW。我从这里开始对《时空的乐章》这本书爱不释手。


例如,几乎每篇科普文章都会提及的脉冲双星,这本书讲出了新意:不光是告诉一个结果,还详解每一个数据都是怎么一步步得来的,让读者仿佛化身1974年的赫尔斯和泰勒,亲历伟大的发现。这本书极大地满足了我的好奇心!


此外,本书除了分析GW150914双黑洞合并,还分析了GW170817双中子星合并,使得内容非常充实饱满。


第三本书——韩国科学家吴廷根所著《引力波:爱因斯坦最后的礼物》是通过赛先生公众号赠书活动获得的。这本书可谓中规中矩,既不像珍娜·莱文那样天马行空,也不像卢昌海那样艰深。这本书可以说是在几乎不出现公式的情况下,尽全力讲出了引力波的科学与引力波探测的工程技术。科学部分虽然不及《时空的乐章》,但已经可以满足大多数读者的好奇心。


作为LIGO科学合作团队的一员,吴廷根这本书讲出了另外两本书所缺失的工程技术部分。除了前两本书都讲到的“韦伯棒”,这本书还讲了世界各地的超低温棒状探测器,给出了理论与实验灵敏度。在讲激光干涉仪之前,还提到了曾与之竞争的球形共振探测器。激光干涉仪部分,分析了九种噪声源,并对比分析了迈克尔孙干涉仪与法布里-珀罗干涉仪,雄辩地向读者证明了激光干涉仪才是探测引力波的正确选择。LIGO似乎一切就绪之后,作者又花费篇幅详细叙述了“秋分事件”和“大犬事件”两次盲注。正是这两次盲注事件积累下来的经验,让LIGO科学合作组织能够避免像韦伯和“原初引力波探测”那样的乌龙事件。


科技发展之快,让很多科技书籍甚至在还未出版之时就已经落伍了。吴廷根在后记中写到,《引力波:爱因斯坦最后的礼物》的书稿他是2015年9月9日交给出版社的,然而5天之后,LIGO就首次直接探测到了引力波。作者不得不修改出版计划,新增了一整章的内容,在2016年初重新交稿。


然而,书中除了GW150914和LVT151012(现在已经改叫GW151012了)之外,没有再提及其它引力波探测(包括他交稿之前发生的GW151226)。孤例毕竟让人不太放心,尤其GW150914是在LIGO运行刚几个小时就发生的。卢昌海则谨慎的多,2016年7月才动笔,此时已经开过两次引力波的新闻发布会。而即将封笔之时,又遇上了多信使同时确认的双中子星合并,而且光学探测的方向是由引力波探测器指引的,这让人们彻底打消了对引力波探测怀疑的念头。


虽然“拖延症”似乎有利于内容的扩展,但也不能无限期拖下去。现在(2019年6月)的第三次运行(O3),双中子星的探测达到了月更的频率,双黑洞合并的探测已经直逼日更。我想,下次再有人写引力波,不仅一定要进行统计学的分析,还有希望和星系乃至宇宙的演化,甚至暗物质联系起来。


《引力波:爱因斯坦最后的礼物》这本书,用了整整一章的篇幅(一共只有六章),对未来进行了展望,尝试论证了引力波探测可能解决的物理学与天文学问题,描述了太空引力波探测器、爱因斯坦望远镜等一些未来的项目,并讲了韩国的引力波研究发展。


下表简要总结了三本书的对比:

最后我想夹杂一点儿私货。本人化学专业,曾经利用参加美国化学会年会的机会,跑到LIGO Livingston参观引力波天文台(每个月只开放一个下午),算是引力波的铁粉了。如果没有赛先生赠送书籍,我是不会买这第三本书的,因为我对韩国人有很深的成见。


比如,韩国人居然把加湿器消毒剂放到加湿器的水里!结果死了239个人。从此,韩国人对化学品产生了极度的恐惧。


比如,欧盟2018年出台新规,对驻留类化妆品(抹在脸上不用洗)中甲基异噻唑啉酮的含量上限要求,由100ppm降到15ppm。结果韩国直接规定,全面禁止,连洗衣液都不让用这个化合物。


再比如,德国一家报纸宣称,A公司旗下a产品的某一个原料可能有害。结果韩国民众直接上街游行:A公司滚出韩国!人家a产品在欧洲美国日本都卖的好好的,就只在韩国下架了。然而,LG篡改环保文件偷偷排污、三星有毒有害化学原料造成数百工人罹患白血病的新闻年年见诸报端,却从未听说韩国人抵制本国企业。


读完这本书,我对韩国的科学印象稍有好转,这本书也算是有所贡献了,尽管内容依然有一些可以改进的地方(既有原著问题,也有翻译问题。比如水星进动那段至少有两处笔误,比如宇宙暴涨的翻译,比如中子星的质量范围是爆炸前还是爆炸后)。由此想来,假如中国的科普书籍能够翻译到欧美出版,也将提高中国的科学形象。


作者参观LIGO Livingston


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