人類(lèi)自古便仰望星空，用肉眼觀賞、辨識(shí)滿(mǎn)天的繁星。伽利略（Galileo Galilei）在17世紀(jì)初率先用自制的望遠(yuǎn)鏡指向天體，擴(kuò)展了人類(lèi)的視野。麥克斯韋爾之后，物理學(xué)家知道光只是電磁波的一部分，在可見(jiàn)光之外還有著精彩的世界：從低能的射電、微波、紅外線到高能的紫外線、X射線、伽瑪射線，我們的“眼睛”越睜越大，“看到”的越來(lái)越多，對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越全面。但直到2015年9月14日之前，我們還僅限于“仰望”，即僅僅依賴(lài)于電磁波所帶來(lái)的“視覺(jué)”信息。
引力波是一個(gè)全新的信息載體。與在時(shí)空中傳播的電磁波不同，引力波是時(shí)空本身的脈動(dòng)。由于這種波動(dòng)在意象上與在空氣中傳播的聲波有一些類(lèi)似之處，人們自然地將引力波與聲音做類(lèi)比。正如韋斯當(dāng)年領(lǐng)悟的那樣，LIGO探測(cè)到的引力波頻率與他酷愛(ài)的鋼琴樂(lè)聲重合。在記者會(huì)上，他們也將測(cè)得的引力波信號(hào)直接播放，稱(chēng)之為“黑洞合并時(shí)發(fā)出的聲音”。
于是，“時(shí)空樂(lè)章”、“引力波漣漪”、“宇宙回響”等與聲音有關(guān)的華麗辭藻被普遍用來(lái)描述引力波。雖然這只是一個(gè)類(lèi)比，但人類(lèi)確實(shí)是打開(kāi)了一條新的“聽(tīng)覺(jué)”渠道：我們不再只是睜眼仰望星空，也能夠同時(shí)豎起耳朵聆聽(tīng)天籟之音。
這便是沃格特領(lǐng)銜提交給國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的申請(qǐng)中引述馬基雅維利的詩(shī)句所體現(xiàn)的，LIGO的使命是革命性地“引入一個(gè)全新的秩序”。賴(lài)茨后來(lái)在記者會(huì)上稍微低調(diào)了一點(diǎn)，指出LIGO的成功完成了“天文學(xué)從無(wú)聲電影到有聲電影的過(guò)渡”。
比令在1989年開(kāi)始他的引力波探測(cè)時(shí)曾向同事保證他不會(huì)在看到引力波之前死去。2016年時(shí)，101歲的比令又聾又瞎，獨(dú)自住在養(yǎng)老院里。當(dāng)后輩帶著好消息來(lái)看望他時(shí)，他似乎短暫地恢復(fù)了記憶，喃喃道，“啊，引力波。我已經(jīng)忘記了這么多事情。”一年后，比令去世。
雖然沒(méi)到那樣的高齡，進(jìn)入老年的布拉金斯基退休后一直與疾病纏斗，同樣掙扎著要活到看到引力波的那一天。得愿后不久，他于2016年3月29日辭世，終年84歲。他在莫斯科大學(xué)的團(tuán)隊(duì)也一直繼續(xù)是LIGO的一支主力部隊(duì)。
德瑞福也在蘇格蘭的養(yǎng)老院中頤養(yǎng)天年。他已經(jīng)完全陷入老年癡呆，渾然不知世事。護(hù)士將他推到轉(zhuǎn)播LIGO記者會(huì)的電視機(jī)前時(shí)，似乎看到他的昏昏老眼里閃出一絲光亮。2016年9月，索恩在去歐洲領(lǐng)獎(jiǎng)時(shí)特意繞道到愛(ài)丁堡拜訪了德瑞福，居然還交談了良久。德瑞福的弟弟說(shuō)那是他少有的神志清醒的一天。索恩倍感欣慰地發(fā)現(xiàn)德瑞福明白他們已經(jīng)成功探測(cè)到引力波。兩個(gè)老人貼心敘舊，共同回憶當(dāng)年為LIGO奮斗的歲月。
2017年3月7日，德瑞福去世，終年85歲。他的家人將其遺產(chǎn)五十萬(wàn)英鎊捐獻(xiàn)給格拉斯哥大學(xué)，設(shè)立了德瑞福獎(jiǎng)學(xué)金，每年資助一名研究生的學(xué)業(yè)。
LIGO在2015年9月探測(cè)到引力波，經(jīng)過(guò)四個(gè)多月的核實(shí)才在2016年2月11日宣布。這當(dāng)然是出于他們的謹(jǐn)慎和負(fù)責(zé)。他們當(dāng)時(shí)不會(huì)想到的是，這段拖延無(wú)意中為諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)解決了一個(gè)棘手的難題。
每年諾貝爾獎(jiǎng)的提名截止日是1月31日。LIGO正好錯(cuò)過(guò)，無(wú)緣2016年的諾貝爾獎(jiǎng)。在接下來(lái)的一年里，LIGO的成就幾乎攬括了科學(xué)界所有沾得上邊的獎(jiǎng)（包括中國(guó)的“復(fù)旦—中植科學(xué)獎(jiǎng)”和香港的“邵逸夫獎(jiǎng)”）。這些獎(jiǎng)項(xiàng)的頒獎(jiǎng)對(duì)象略有不同，基本上都有韋斯和索恩兩員主將，有些包括了德瑞福，有些則包括巴里什，還有的干脆頒發(fā)給整個(gè)團(tuán)隊(duì)。
諾貝爾獎(jiǎng)比較死板。當(dāng)初諾貝爾在設(shè)立獎(jiǎng)金的遺囑中規(guī)定了幾個(gè)條件，包括獲獎(jiǎng)?wù)弑仨毷莻€(gè)人、而且是在世的活人，每項(xiàng)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)卟坏贸^(guò)三人。這兩個(gè)條件一直被除和平獎(jiǎng)以外的獎(jiǎng)項(xiàng)頑固地堅(jiān)持著，即使其它一些“不方便”的條件（比如獲獎(jiǎng)的應(yīng)該是當(dāng)年或最近的工作）早已被束之高閣。
發(fā)現(xiàn)引力波的成就應(yīng)該獲得諾貝爾獎(jiǎng)是毫無(wú)疑問(wèn)的理所當(dāng)然。韋斯、索恩、德瑞福、巴里什四個(gè)主要角色如何取舍成三名獲獎(jiǎng)?wù)邊s是一個(gè)人為的困境。在德瑞福去世之前，有些媒體已經(jīng)提前為巴里什可能落選鳴不平，認(rèn)為他力挽狂瀾和項(xiàng)目管理的卓越不應(yīng)被忽視。
德瑞福的去世大概讓諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)成員大大地松了一口氣。2017年10月3日，他們順理成章地宣布將當(dāng)年物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給韋斯、索恩和巴里什三人。為了突出韋斯在干涉儀設(shè)計(jì)中的原始貢獻(xiàn)，他獨(dú)自獲得一半獎(jiǎng)金。索恩與巴里什平分另一半。
韋斯、索恩、巴里什（從右到左）榮獲2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)
還在LIGO通過(guò)記者會(huì)向全世界宣布他們的重大發(fā)現(xiàn)之前，他們的兩個(gè)干涉儀已經(jīng)分別在2015年10月12日、12月26日兩次探測(cè)到新的引力波信號(hào)。因?yàn)樾枰芯Σ樽C9月的那第一個(gè)信號(hào)，這些數(shù)據(jù)被暫時(shí)擱置，直到2016年6月15日才公開(kāi)。10月12日的信號(hào)的統(tǒng)計(jì)意義比較弱，沒(méi)有被正式確認(rèn)為引力波。12月26日那次則被認(rèn)定為另一例黑洞的合并。這次是兩個(gè)分別為14.2和7.5太陽(yáng)質(zhì)量的“小”黑洞合并。它們距離也遠(yuǎn)一些，來(lái)自14億光年之距。因?yàn)楹诙吹馁|(zhì)量比較小，LIGO得以觀察到兩個(gè)黑洞相互繞行27圈的“緩慢”旋進(jìn)。合并后的黑洞有20.8太陽(yáng)質(zhì)量，只有0.9太陽(yáng)質(zhì)量被轉(zhuǎn)化為引力波。
捕捉到這個(gè)信號(hào)之后不久，LIGO的第一次測(cè)量運(yùn)行（O1）也于2016年1月19日結(jié)束。兩個(gè)干涉儀關(guān)機(jī)下線，進(jìn)行儀器調(diào)試改進(jìn)。O1只持續(xù)了短短的四個(gè)月，但已經(jīng)成果斐然。
經(jīng)過(guò)將近一年的離線調(diào)試，原來(lái)在靈敏度上稍遜一籌的利文斯頓干涉儀有了顯著的提高，反超漢福德。后者的靈敏度沒(méi)能得到進(jìn)一步改進(jìn)，卻也有了更好的信噪比。2016年11月30日，第二次測(cè)量運(yùn)行（O2）正式開(kāi)始。不久，他們便又在2017年1月4日、6月8日兩次測(cè)得新的黑洞合并所發(fā)的引力波信號(hào)。
2017年8月1日，意大利的aVirgo終于完成了升級(jí)，加入探測(cè)行列。8月14日，地球上第一次有三個(gè)干涉儀同時(shí)探測(cè)到引力波，實(shí)現(xiàn)了對(duì)引力波來(lái)源的三點(diǎn)定位。（德國(guó)的GEO600因?yàn)殪`敏度不足，迄今尚未探測(cè)到任何引力波.）
韋斯當(dāng)年為LIGO命名時(shí)，曾因?yàn)檫@個(gè)名稱(chēng)中含有“天文臺(tái)”的字眼與天文學(xué)界發(fā)生沖突，不得不解釋他們這個(gè)項(xiàng)目并不真的是傳統(tǒng)意義的天文臺(tái)。隨著這一系列觀測(cè)結(jié)果的持續(xù)出現(xiàn)，他們這時(shí)倒已經(jīng)成為一個(gè)名副其實(shí)的引力波天文臺(tái)。與此同時(shí)，新聞媒體卻不再有興趣跟蹤報(bào)道這些新發(fā)現(xiàn)，引力波已經(jīng)演變?yōu)闆](méi)有新聞價(jià)值的家常便飯。而當(dāng)年持懷疑、反對(duì)態(tài)度的天文學(xué)家們也早已捐棄前嫌，進(jìn)入為了人類(lèi)科學(xué)大事業(yè)共同合作的新時(shí)期。很快，他們也收獲了欣喜的回報(bào)。
當(dāng)我們的耳朵突然聽(tīng)到附近意外的聲響時(shí)，我們會(huì)自覺(jué)或不自覺(jué)地轉(zhuǎn)頭觀看，試圖用眼睛發(fā)現(xiàn)這個(gè)聲響的來(lái)源并獲取耳朵無(wú)法分辨出的更多信息。LIGO很早就認(rèn)識(shí)到，單獨(dú)用干涉儀傾聽(tīng)引力波并不全面，也需要同時(shí)睜開(kāi)眼睛，細(xì)察雙星合并的精彩。
凝聽(tīng)宇宙的干涉儀與我們的耳朵還有一個(gè)很相似的地方：可以耳聽(tīng)八方。仰躺在地球表面的干涉儀能夠聽(tīng)到來(lái)自各個(gè)方向的引力波（只是不同方向上的靈敏度略有差異）。相反，我們現(xiàn)有的各種光學(xué)、射電、X射線、伽瑪射線等電磁波望遠(yuǎn)鏡卻也與我們的眼睛類(lèi)似：只有非常有限的視角，只能在對(duì)準(zhǔn)光源后才能接收到信號(hào)。
因此，干涉儀更適合于最初的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)他們“聽(tīng)到”信號(hào)后，如果可以指揮其它望遠(yuǎn)鏡“轉(zhuǎn)頭”尋找來(lái)源，則可能“看到”更多、更詳細(xì)的信息。
1960年代，美國(guó)軍方發(fā)現(xiàn)他們的間諜衛(wèi)星有時(shí)會(huì)遭到為時(shí)短促的伽瑪射線束“攻擊”。經(jīng)過(guò)大概十年的研究才確認(rèn)這個(gè)威脅其實(shí)來(lái)自宇宙空間，非敵方的人類(lèi)所為。天文學(xué)家猜測(cè)那是某些大質(zhì)量星體甚至黑洞爆炸、碰撞等“宇宙事件”的產(chǎn)物，但苦于無(wú)法確證。所能作的只是試圖獲取更多的信息。
1990年代中期，天文學(xué)界開(kāi)始對(duì)偶然發(fā)生的伽瑪射線、X射線爆發(fā)事件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)的多方位、多渠道觀測(cè)。地球表面和大氣層外的人造衛(wèi)星上的很多具備遠(yuǎn)程控制功能的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。一旦某個(gè)望遠(yuǎn)鏡接收到不明來(lái)源的突發(fā)性信號(hào)，立即會(huì)把坐標(biāo)自動(dòng)“群發(fā)”給其它伙伴。頓時(shí)，世界各地以及外空中的上百架望遠(yuǎn)鏡可以一齊指向那個(gè)方向，試圖捕捉同一事件的伴隨信號(hào)。
從一開(kāi)始，LIGO科學(xué)合作組織便加入了這個(gè)聯(lián)網(wǎng)，準(zhǔn)備利用他們耳聽(tīng)八方的優(yōu)勢(shì)幫助天文學(xué)家尋找目標(biāo)。不過(guò)，2015年9月14日的第一個(gè)發(fā)現(xiàn)來(lái)得太突然，這些自動(dòng)協(xié)調(diào)的機(jī)制尚未到位。岡薩蕾斯等人只好親自打電話通知天文臺(tái)的朋友，請(qǐng)他們臨時(shí)“轉(zhuǎn)頭”觀測(cè)，結(jié)果一無(wú)所獲。隨后的幾次引力波的發(fā)現(xiàn)開(kāi)始了實(shí)時(shí)引導(dǎo)天文望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，也同樣地沒(méi)有成果。
這其實(shí)屬于意料之中。干涉儀所發(fā)現(xiàn)的五次引力波都來(lái)自黑洞的碰撞合并，整個(gè)過(guò)程始終是在黑洞強(qiáng)大的引力場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，沒(méi)有什么物質(zhì)——包括電磁輻射——可以逃逸。因此除引力波之外并不能指望有其它的信號(hào)可以被觀測(cè)到。（當(dāng)然，這并不是說(shuō)天文學(xué)家不需要去嘗試，因?yàn)樾碌目茖W(xué)發(fā)現(xiàn)往往會(huì)出現(xiàn)在意料之外.）
當(dāng)黑洞的合并已經(jīng)習(xí)以為常后，LIGO的科學(xué)家翹首以盼的是能夠發(fā)現(xiàn)中子星的合并。中子星沒(méi)有黑洞那么強(qiáng)的引力場(chǎng)，其合并過(guò)程會(huì)伴隨著強(qiáng)大的電磁輻射。雖然合并本身的過(guò)程極其短暫，發(fā)射的引力波脈沖稍縱即逝，但可見(jiàn)光、伽瑪線、X射線等往往是在合并時(shí)星體物質(zhì)高速碰撞、被拋射時(shí)和之后才發(fā)生，因此輻射的過(guò)程也比較長(zhǎng)，正好給地球上的望遠(yuǎn)鏡提供“轉(zhuǎn)頭”尋找的時(shí)機(jī)。
這個(gè)機(jī)會(huì)終于在2017年8月17日出現(xiàn)。也就是三個(gè)干涉儀同時(shí)發(fā)現(xiàn)黑洞合并的三天后，三劍客又同時(shí)獲得新的信號(hào)。與前五次不同的是，這是人類(lèi)第一次直接探測(cè)到雙中子星合并的引力波。
這個(gè)信號(hào)首先到達(dá)意大利的Virgo，然后在22毫秒后來(lái)到利文斯頓，再3毫秒后通過(guò)漢福德。與黑洞合并時(shí)探測(cè)到的不到一秒鐘的脈沖不同，質(zhì)量小的中子星合并是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程，探測(cè)到的引力波信號(hào)持續(xù)了約100秒。分析表明這是兩個(gè)質(zhì)量稍大于太陽(yáng)的中子星合并，產(chǎn)生了一個(gè)2.7太陽(yáng)質(zhì)量的新黑洞。這次合并發(fā)生在大約1億3千萬(wàn)光年的距離，相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較近的。
LIGO公布的2017年8月17日雙中子星合并的基本科學(xué)數(shù)據(jù)
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引力波過(guò)去1.74秒后，在地球上空軌道上運(yùn)行的美國(guó)費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡（Fermi Gamma-ray Space Telescope）探測(cè)到一組歷時(shí)約2秒的伽馬射線風(fēng)暴。
LIGO和費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡都及時(shí)發(fā)出了預(yù)警。在他們聯(lián)合定位的引導(dǎo)下，地球上多個(gè)光學(xué)觀測(cè)組在其后的數(shù)小時(shí)內(nèi)集中搜尋，在指定范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的光源，猶如那里短暫地出現(xiàn)了一顆新的星星——那便是雙中子星合并后的殘余。位置確定后，地球上大約70個(gè)不同的望遠(yuǎn)鏡都瞄準(zhǔn)了那顆新星，進(jìn)行射電、紅外、可見(jiàn)光、紫外、X射線、伽瑪射線的全方位持續(xù)觀測(cè)。
歐洲南半球天文臺(tái)（European Southern Observatory）的“非常大望遠(yuǎn)鏡”（Very Large Telescope）連續(xù)跟蹤觀測(cè)了12天。雙星合并之初，可以觀測(cè)到相對(duì)很強(qiáng)的光亮，最明亮的是在從綠光到橙光的可見(jiàn)光頻段。隨著時(shí)間的流逝，總體光強(qiáng)逐漸減弱，最明亮的區(qū)域慢慢地移向能量小的紅光、紅外。11天后，新星消失，不再能觀察到。
“非常大望遠(yuǎn)鏡”對(duì)2017年8月17日發(fā)現(xiàn)的雙中子星合并的11天跟蹤測(cè)量紫外、可見(jiàn)光、紅外（從左往右）頻段光譜。橫坐標(biāo)是波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)是亮度。曲線上的數(shù)字標(biāo)注合并后的天數(shù) 10月16日，共囊盛舉的世界各地天文學(xué)家集體對(duì)外公開(kāi)這一次不尋常的觀測(cè)，同時(shí)發(fā)表了幾十篇論文，從各種角度報(bào)告觀測(cè)的結(jié)果。頗具代表性的是一篇題為《雙中子星合并的多信使觀測(cè)》（Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger）的論文，署名有3千多位共同作者，在天文領(lǐng)域?qū)儆诮^無(wú)僅有。 “多信使”一下子成為時(shí)髦的新聞?dòng)谜Z(yǔ)。這次觀測(cè)標(biāo)志著人類(lèi)擺脫了“仰望星空”的單一依賴(lài)電磁波作為信息載體（信使）的局限，在“看”的同時(shí)也能“聽(tīng)”到另一個(gè)信使——引力波——帶來(lái)的消息。這是LIGO所帶來(lái)的又一個(gè)劃時(shí)代的突破。比較遺憾的是，在電磁波和引力波之外，這次的合并事件中沒(méi)有接收到相應(yīng)的中微子束，因此沒(méi)能實(shí)現(xiàn)更全面的多信使觀測(cè)。這應(yīng)該是因?yàn)楹喜r(shí)中微子的發(fā)射方向沒(méi)有指向地球。 雙中子星合并的引力波與初始的伽瑪射線風(fēng)暴幾乎同時(shí)抵達(dá)地球，證實(shí)了廣義相對(duì)論中引力波以光速傳播的預(yù)言（伽瑪射線稍微滯后將近2秒，是因?yàn)樗鼈儼l(fā)出的時(shí)間上有差異）。這也是我們第一次有確切的證據(jù)表明過(guò)去觀測(cè)到的短促伽瑪射線“攻擊”的確來(lái)自雙中子星合并。 光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的測(cè)量也揭示了諸多從引力波無(wú)法“聽(tīng)到”的信息。通過(guò)光譜分析可以知道中子星合并時(shí)產(chǎn)生了大量鉛、金、鉑等重金屬元素，解決了天文學(xué)中一個(gè)歷時(shí)悠久的疑問(wèn)。物理學(xué)家已經(jīng)知道，通過(guò)恒星內(nèi)部的熱核反應(yīng)，原始的氫元素能夠逐級(jí)聚變產(chǎn)生氦、碳、氧等元素。但重金屬元素的來(lái)源一直無(wú)法確定。這次的發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家相信，我們地球上——整個(gè)宇宙中——的所有金子，以及制造原子彈的鈾和钚、日常電器中不可或缺的稀土元素等等，可能絕大部分都來(lái)自遠(yuǎn)古某些雙中子星的合并。 2017年8月25日，雙中子星合并發(fā)生的11天后，運(yùn)行了近九個(gè)月的O2結(jié)束了。LIGO的干涉儀再度下線維修、改進(jìn)。目前我們還不知道下一輪的測(cè)量運(yùn)行（O3）會(huì)在什么時(shí)候重新啟動(dòng)，又會(huì)帶來(lái)怎樣的驚喜？
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