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前言  關於重力,你可能不知道的6件事

1. 因為重力,你口袋中的錢幣,還有大街上與你擦身而過的人,與你有了相互的吸引力。

2. 整個地球的重力是如此微弱,以致當你舉起手臂,它無法對抗你的肌力。

3. 雖然重力十分微弱,但在宏觀世界中卻無可抵抗,因為它掌握了整個宇宙的演化與命運。

4. 每個人都認為重力沒什麼,但在宇宙的多數情況中,它極為強大。

5. 若在宇宙大霹靂(big bang) 之後, 重力沒有「開啟」,時間可能會倒轉。

6. 唯有了解重力,我們才得以解答世界的大哉問:宇宙從何而來?

在路易斯安那州利文斯頓(Livingston)和華盛頓州漢福德(Hanford)兩地,各有一把4公里長的雷射尺。2015年9月14日,美國東部夏令時間早上5點51分,有股波動首先穿過利文斯頓,6.9微秒後傳遞至漢福德。這股波動毫無疑問就是重力波;愛因斯坦在一百年前就已經預測出重力波的存在,重力波即是「時空結構中的波動」。

過去,當地球上只有細菌大小的生物,在極為遙遠的星系中,2個有如怪獸、被鎖在死亡螺旋(death-spiral)中的黑洞,彼此產生最後一次振盪。它們碰觸並結合之時,造成整整3個太陽質量(solar masses)消失,有如海嘯般的時空扭曲再現,並以光速向外擴散。它的瞬間威力,比宇宙所有星體重力總和的50倍還大。

2015年9月15日,雷射干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory;LIGO) 的2個偵測器測得重力波,這是科學史上劃時代的重要時刻。試想一下,從出生就耳聾的人,在一夜之間突然聽得見的情況,這正是物理學家與天文學家當時的感受。縱觀歷史,我們向來就可以「看見」宇宙,而現在我們終於可以「聽見」它。重力波即是太空的聲音。若說這次的偵測,是繼1608年望遠鏡發明以來,天文學上最重要的進展,可是一點也不為過。

重力波證實了時空本身就是可以振動的「實體」,它如同池塘中擴散的漣漪一般,向外傳遞波動。這是愛因斯坦主張重力是時空扭曲的終極證明。牛頓想像「重力」從太陽向外作用,像無形的橡皮筋般牽引地球;愛因斯坦則認為,太陽在周遭創造了時空深谷,而位在其中的地球,則如同處於在巨大輪盤上的小球般,永無止境地環繞太陽運行。

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