基甸聊天：有聲有色的引力波

最近這幾天，引力波再度成為紅遍網絡的熱爆新聞 。 各類微信公共號都有相關文章發出，有的甚至說 “ 這是外星人發來的信號，不要回答！不要回答！” 為了蹭熱點，這科幻腦洞也開得太大了點！

不過這個事件本身確實是震動天文學界 、 科學界的一件大事 。

2017 年 10 月 16 日，美國的 LIGO（激光幹涉引力波天文台）和歐洲的 Virgo（室女座）幹涉儀引力波探測器同時觀測到了由距離我們一億多光年的雙中子星並合產生的時空漣漪 —— 引力波 。 兩秒鍾以後，美國的費米（Fermi）空間望遠鏡觀測到了一個伽馬（Gamma）射線暴（“ 伽瑪暴 ”），也就是伴隨同一引力波的電磁信號 。 然後，來自全球各地的 70 架地麵及空間望遠鏡也觀測到了來自這一天文事件的臨近星係的光信號 。

這是一次全球天文學家攜手合作進行的大型研究觀測，相關結果將發表在一篇由全球將近一千個研究單位的三千多位作者合著的論文中 。 中國數家天文研究單位和上百名天文科學工作者也參與了這個國際研究項目 。（因此國內媒體也會有更加熱情和廣泛的報道）。

有聲有色

這不是引力波第一次成為大新聞的主角 。 最近幾年，引力波已經 “ 紅 ” 過好幾次 。

2014 年 3 月，美國哈佛史密鬆天體物理中心的天文學家宣布，利用 BICEP2（宇宙泛星係偏振背景成像）探測器，在宇宙微波背景中觀測到了源自宇宙 “ 大爆炸 ” 的引力波 。 可惜這一結果後來未被驗證證實，擺了 “ 烏龍 ”（科學家被星塵噪音誤導了）。

2016 年 2 月，LIGO 團隊宣布人類首次直接探測到來源於雙黑洞融合的引力波 。 這回是真的 “ 聽 ” 到了引力波的 “ 聲音 ”（引力波的頻率在聲波頻段中），全世界的人都為這項科技突破振奮歡欣 。 此後 LIGO 和 Virgo 團隊觀測到了更多來自雙黑洞融合的引力波 。

2017 年 10 月 3 日，三名美國科學家（Rainer Weiss, Barry Barish 和 Kip Thorne）因為 “ 對 LIGO 探測器和引力波觀測的決定性貢獻 ” 而榮獲諾貝爾物理學獎 。

最近這次 LIGO 和 Virgo 團隊對來自雙中子星並合的引力波的觀測結果，跟前麵的幾次有很大不同 。 這次的引力波 “ 聲音 ” 信號持續時間特別長，達 100 秒之久（此前的來自黑洞融合的引力波隻持續了不到一秒鍾）。 此前來自黑洞融合的引力波雖然有 “ 聲音 ”，但是沒有 “ 色彩 ”，黑洞融合的結果是黑暗（基本上沒有電磁波產生）。 而這次雙中子並合產生的光信號 —— 來自遠古太空的美麗光芒，卻可以被更傳統的電磁波（光學）望遠鏡觀測到 。

因此此次全球 “ 多信使 ”（包括 LIGO、Virgo 和電磁波 、 光學等觀測手段）團隊合作觀測到的引力波是 “ 有聲有色 ” 之波 。 科學家們不但聽到引力波發出的宇宙 “ 歡鳴 ”，也看到中子星並合產生的太空 “ 禮花 ”。 中科院高能物理所天體物理學家張雙南讚歎說：“ 人類不但聽到了天體結合發出的美妙歌聲，而且也看到了它們相愛迸發的火花！”

科學上的意義

雙中子星並合是質量和能量巨大的宇宙事件 。 兩顆中子星互相繞轉舞動，越轉越近，最後交匯融合，除了迸發伽馬暴，還產生亮度達到千倍的 “ 千新星 ”（kilonova）。 不但如此，雙中子星並合也產生宇宙中包括金 、 銀等在內的一些重金屬元素，它是這些重金屬的起源 。

全球科學家耗費巨資 、 集合苦幹，做這類引力波研究，究竟有什麽用呢？

我相信科學研究的意義，並不限於 “ 功利主義 ” 的應用，而更在於我們對物質世界的更深的認識 。 雖然知道金銀的起源並不能增加人類擁有的金銀和財富，但來自雙中子星並合的引力波觀測，為人類探索宇宙起源的奧秘打開了更大的門，開拓了更寬的路 。

現代科學目前對宇宙起源的了解並不是很多，還有很多未解之謎 。 比如中子星內部的構成到底是什麽？雙中子星並合後會不會坍塌成黑洞？等等 。 科學家們相信，引力波的研究將幫助人類解開這些謎，甚至為諸如暗能量等目前科學家知之甚少的問題帶來認識上的突破 。

神學上的意義

對於相信上帝創造了宇宙萬物的基督徒來說，引力波研究的新發現和新突破也具有神學上的意義 。 因為我們相信宇宙和自然是上帝的 “ 普遍啟示 ”，所以探索宇宙的奧秘可以彰顯上帝的榮美 。

梵蒂岡一直以來都有自己的天文台和天文學家，大爆炸理論的前身 —— 宇宙膨脹理論，就是 1927 年由天主教天文學家勒梅特（Georges Lemaitre）首次提出的 。 引力波研究將幫助科學家更精確地測定宇宙膨脹的速度，科學家也相信引力波觀測將為大爆炸理論提供更多證據 。 大爆炸理論所蘊含的 “ 時空有始 ” 的觀念，跟基督教信仰 “ 起初，上帝創造天地 ”（《 創世記 》1:1）的信仰相符，而對無神論的宇宙觀提出了挑戰 。

雙中子星並合在宇宙中其實是罕見的小幾率事件，而人類能夠觀測到這樣的 “ 天象 ” 更需要更精妙的 “ 巧合 ”。 這要求雙中子星並合必須發生在 “ 剛剛好 ” 的距離 、 位置和時間 。 這次觀測到的雙中子星並合距離地球 1.3 億光年 。 這是一個恰恰好的距離 。 假如它離我們距離太近，它產生的伽瑪暴可能會毀滅地球上的生物，當然也包括我們人類；假如它離我們距離太遠，我們就得再等千萬年才能觀測得到它 。

這次的雙中子星並合的位置也恰恰好，使得伽馬暴的信號能被地球上的望遠鏡觀察到 。 雙中子星並合距離今天的時間也恰恰好，正好在人類的科技發展到了掌握引力波和伽瑪暴觀測技術的時候達到地球 …… 在無神論這看來，這可能是像中大獎一樣 “ 幸運 ”。 但對相信上帝創造並且維護宇宙的基督徒來說，這些 “ 巧合 ” 跟 “ 宇宙微調 ” 一樣具有 “ 神跡 ” 和 “ 智慧設計 ” 的性質，顯示出上帝眷顧你我人類的恩典 。

科學史學家博恩漢（Frederick Burnham）說：“ 今天的科學界比過去一百年的任何時候都更容易對上帝創造了宇宙的觀念持開放與尊重的態度 。” 我相信，又真又美 、 有聲有色的引力波跟大爆炸和宇宙微調等一樣，見證了上帝創造和維護宇宙的永恒的大能和榮耀（參見拙文 《 諸天述說 》，http://ocfuyin.org/?p=330），有耳可聽的應該聽，有眼可看的應該看 。

著名生物學家 、 前人類基因組國際研究團隊首席科學家柯林斯（Francis Collins）曾說：

“ 每當人類基因組有新發現時，我體會到一種敬畏的感受，覺悟到人類如今明白了從前隻有上帝知道的事 。 這是一種感人至深的情懷，它幫助我欣賞生命的屬靈層麵，也使得從事科學收益更豐 。 好多科學家不去發掘他們屬靈的感受，他們真不知所失為何 。”

我相信這話也適用於引力波的新發現 。

我不知道今天的引力波觀測國際研究團隊裏麵，有多少是相信上帝的科學家，有多少能在引力波的新發現中體會到敬畏上帝的屬靈情懷 。 但對我這個理科背景的基督徒來說，這一波又一波的引力波新發現，確實能幫助我們在仰望星空的時候更加敬拜尊崇那位創造這浩瀚宇宙的上帝 。

謝謝大家 。

（轉載請注明 “ 轉自基甸聊天http://ocfuyin.org/category/jdlt ”2017 年 10 月 21 日）