引力之吻：比科幻故事更精彩的引力波探测 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

100多年前，爱因斯坦在广义相对论中提出了“引力波”的概念。此后，在长达半个世纪的求索中，“如何探测黑洞发来的信息”与“谁能率先捕获引力波”成为引力波物理学界竞技的方向。2015年9月，来自LIGO的“有趣现象”显示，人类终于捕捉到了引力波。

深入引力波社群40余年的科学社会学家哈里·科林斯对此进行了实时记录，为读者讲述了这项迷人的成就诞生的故事。全书围绕“三道涟漪”展开，从本次事件发生后的大量电子邮件到发表的学术论文，全面还原了信号分析，以及该发现被科学界、媒体及大众接纳的过程。丰富的一手资料让这个故事严谨又立体，而幕后逸事则展现了科学家们的人情味。此外，科林斯通过物理学家与天文学家的较量、利益内斗、新发现问世流程等内部信息，透露了科学界与媒体试图隐藏的内幕，探讨了科学本身的价值。

如今，探索宇宙的新纪元已然来临，全球步入高新探测器时代。在这种环境下，科学家与大众扮演着何种角色？我们该如何看待科学？不妨随科林斯进入“以太”，体验别具魅力的科学世界。

序 言 ………………………… I

第1章 第1周：发现相干信号 ………………………… 1

第2章 疑惑与复杂性：恶意注入 ………………………… 19

第3章 长达半世纪的引力波探测历史 ………………………… 54

第4章 第2周与第3周：冻结、流言 ………………………… 62

第5章 第4周：箱子已打开 ………………………… 82

第6章 第5周至10月底：直接、黑洞 ………………………… 96

第7章 11月：涟漪、信仰与第二个事件 ………………………… 126

第8章 11月：撰写发现论文 ………………………… 146

第9章 12月，第12周至第16周：检验倒退、固执的职业精神及第三个事件 ………… 193

第10章 1月和2月：LVC范围会议与论文提交 ………………………… 218

第11章 后的涟漪：从新闻发布会到美国物理学会，再到世界各地 ……………… 253

第12章 改变中的规则：一声长叹 ………………………… 286

第13章 科学的本质 ………………………… 323

第14章 本书、作者、科学社群与专业技能 ………………………… 349

附文1 引力波天文学的开端 ………………………… 362

附文2 本书是如何完成的及帮助过我的人 ………………………… 383

附文3 社会学与哲学注释 ………………………… 390

附录1 做出首次发现的流程 ………………………… 422

附录2 关于作者名单的规定 ………………………… 428

附录3 发现论文首稿 ………………………… 431

参考文献 ………………………… 443

出版后记 ………………………… 451

哈里·科林斯（Harry Collins）为英国知名的STS（科学与技术研究）学者，任教于加的夫大学，于2012年当选为英国国家学术院院士。科林斯以引力波田野调查为研究课题，从1972年开始，对引力波社群进行了40余年的近距离观察与研究，并作为“互动型专家”融入了LIGO科学合作组织。其曾出版《改变秩序：科学实践中的复制与归纳》《引力之影：寻找引力波》《引力之魅：21世纪的科学发现》《引力之魅与大犬事件：21世纪的科学发现与社会研究》《人人应知的科学》《勾勒姆医生》等畅销科普书籍。在近20本书中，科林斯试图重新定义并解释科学专业知识与科学共识。

译者：青年天文教师连线

青年天文教师连线是致力联结天文人与青少年的天文教育公益组织。本书译者均为青年天文教师连线翻译组成员，其中胡一鸣副教授、张渊皞博士曾参与起引力波事件的探测过程，并与1 000多名LIGO科学合作组织成员共同荣获2017年“基础物理学突破奖”。

胡一鸣，格拉斯哥大学物理与天文学院天体物理学博士。曾任德国阿尔伯特·爱因斯坦研究所、清华大学博士后。现任中山大学物理与天文学院副教授，主要研究方向为引力波天文学、引力波物理学和引力波数据处理。曾翻译《科学速读：爱因斯坦的新宇宙》一书。

张渊皞，罗切斯特理工大学天体物理学博士，阿尔伯特·爱因斯坦研究所博士后，从事引力波数据处理工作，研究方向为连续引力波的搜索。

张建东，北京大学理论物理学博士，现就职于中山大学物理与天文学院，研究方向为引力与黑洞理论和引力波物理学。参与了《牛津通识课》等图书的翻译与审校工作。

王卓骁，清华大学高等研究院天体物理学博士，研究方向为行星系统形成演化，以及LIGO引力波前体致密双星的形成演化。曾参与翻译《月亮全书》《星空百科》。

闫文驰，波兰哥白尼天文中心天体物理学博士，研究方向为黑洞吸积盘。参与了多本天文学科普图书及文学名著《乌尔罗地》的翻译工作。

暂无出版社相关信息，正在全力查找中！

在线阅读地址：引力之吻：比科幻故事更精彩的引力波探测在线阅读

在线听书地址：引力之吻：比科幻故事更精彩的引力波探测在线收听

在线购买地址：引力之吻：比科幻故事更精彩的引力波探测在线购买

这两台探测器就像直径为数千米的蜘蛛网。科学家们必须捕捉以光速通过蜘蛛网的小虫。我们预知这张网会抖动，会被风、倒下的树木、路过的火车、遥远海岸的波涛、地球另一端的地震或任何超越想象的事物晃动。因此，蜘蛛们要花上数月的时间校准与分析，最后才发现，惊醒它们的事物并非来自地球，而是源于苍穹。义主

我们现在面对的是每天都在发生的问题，哲学问题在日常的物理实践中看起来像社会学选择。这始终是科学知识社会学的主题。标准的严苛程度取决于社会共识，这意味着，某种事物是否达到某种适度的标准将是社会共识。此外，某种事物能否被定义为“发现”也是社会共识。从这个角度来说，不同学科之间的文化差异显著。在科学领域中，物理学的文化因时代与地域的差异而改变。要想快速且简单地体会这点，请看一直在变化的统计显著性的标准：大多数学科要求随机误差产生的相同的观察机会少于每100次中出现5次，这是可对外发表成果的标准，即“2个标准差”的统计显著性。20世纪60年代，物理学的要求为3个标准差，即每1000次中出现1次。然而，随着时间推移，要求已变成5个标准差，也就是每350000次中发生1次。不过，并非所有学科均使用统计分析与统计学标准。我的多数工作被我称为“参与式理解”一一深入科学社群直至理解他们的工作方式，然后报告我的观察结果。这是一种“主观”的方法，但我必须声明，这种方法能够揭示问题、行之有效且十分“科学”。如果其他人做的工作与我相同，他们最终得到的发现就将与我相同。②然而，即使我声称自己的方法比物理学家的方法更为可靠，我的方法也可能永远不会被物理学界所接受。

这条路确实很有诱惑力，这与12月12日01：30的邮件（上述）相呼应一一如果我们想知道这种方法是否“直接”，可以关注观测或实验的详细机制，搞清楚“直接”到底意味着什么。问题在于，在近代物理学中，没有任何事物可被直接观，因为每一台现今的观测仪器的望远镜都使用了相当复杂的传感器和软件库来处理数字，并使用了复杂的统计学论断来解读数字的含义。就连伽利略本人都无法做到“直接”观测，因为进入他眼球的光线穿过了精密的透镜系统。这种逻辑性探究没办法像数学运算一样证明问题。相反，讨论必须取决于物理学界对术语的常规使用一物理学家的高标准常识。泰勒、韦斯伯格和达穆尔通过测量双中子星的轨道推测了引力波的存在。也许有人会问，科学家们会如此执着于直接证明引力波的存在吗？正如一位发件人指出的（我要是也能想到这点就好了）：即使某样事物阻拦脉冲星的引力波到达地球，并把引力波转移到别处，使之无法影响地球，只要表征双星移动方式的无线电波仍能被接收，科学家们对引力波的推断就不会发生变化。不过在本次事件中，我们看到的是引力波对仪器的影响涉仪的工作即是对引力波做出反应，并且将其转换成电信号来测量。此外，正如这位发件人所言，若引力波受到了阻得并被转移到其他地方，LIGO就无法探测到它。因此，依据常规术语（构成物理学的常识），只有在第二种情况下，引力波才能影响到仪器，即第二种探测方法比第一种更为“直接

卡希尔与那些向《自然》杂志发送评论的人，并不认同主流的假设，即你应该相信谁，应该在哪里停止质疑。他们准备质疑到探测结果不再可信为止。那便是第二道涟漪传播到的地方之

我们不得不说“第二道”涟漪，因为其中一些人受过科学教育，有的人甚至是非常有成就的科学家。实际上，几天之内，预印本服务器“ viera”上就上传了至少两篇完整的论文，其中一篇来自卡希尔，这些论文认为引力波发现是假的。 viera是什么？本书中曾多次提到 arxiv这个电子论文预印本服务器。 viera，即反向拼写的“ arxiv”，是为了应对所谓的 arxiv过于严格的发布政策而发展起来的服务器，那些被 arxiv拒绝的科学家们可以在 viera上发布文章， vitra几乎没有发布限制。其中的第一篇论文（ vitra：1603。0127）发布于新闻发布会当天，被作者斯蒂芬。克罗瑟斯广泛传播，是几天前发布的一篇文章的改进版。文章篇幅很长，克罗瑟斯认为这一发现绝不可能是真的，因为其根本理论就是错误的。

第三道涟漪

与此同时，引力波正面向公众传播。大量的电视新闻报道未表现出怀疑，引力波只是“被探测到了”

激动人心但人们对该发现的怀疑程度还不及登月事件。目前的情况是引力波正在被“驯化”，如同黑洞与希格斯粒子。每个人都知道黑洞是什么（它是嵌入“语义学网络”之中的每个人日常生活的一个特征，这个网络还包括“宇宙”“大爆炸”“斯蒂芬・霍金”“天オ科学家”“爱因斯坦”“太空”“平行字宙”“时间旅行”“虫洞”“天文系”“火箭”，以及“被吸某个事物中”），但事实是，在本次事件出现之前，除了理论推断，没有人观测到黑洞。就像希格斯粒子，每个人都知道它是由CERN庞大且杰出的团队发现的，但没有人知道它究竟是什么。我知道它是被称为标准模型的粒子“动物园”拼图的最后一块，但我拥有的不过是“啤酒杯垫知识”，适合回答常识性问题，仅此而已。再者，我们能想象到在玩“打破砂锅问到底”之类的问答游戏时遇到关于黑洞和希格斯粒子问题的场景，这是它们变得真实的原因之

所有熟悉的知识都让物变得真实。请注意，登月事件对每个人来说都是真实的，但如同本次事件，登月事件也存在阴谋论。此时，你必须偏离主流才能找到那些阴谋论。

我们可以通过阅读温奇的书中（第120页前后）的短短几行来理解生活形式/范式的意义。温奇让我们思考新型细菌的发现与疾病细菌理论的发现之间的差别。一种新型细菌的发现很可能是一项重大的科学发现，但疾病细菌理论的发现不止如此一一它意味着人们生活方式的改变。例如，外科医生不能再穿着溅满鲜血的马甲做手术，必须注意卫生。正如温奇所说，一个人不可能在知道疾病细菌理论的情况下脏地做手术，也不可能在不知道疾病细菌理论的情况下进行术前清洗、穿上卫生长袍一这说不通。换而言之，新概念与全新的生活方式是紧密相连的一一当一个概念被正确理解时，这就是生活形式或范式。科学发现不只是对问题的思考，也不只是测量或者观察，科学发现在制造行动和存在的新方式。科学发现是社会性的改变一一它改变了事物的社会规则。这就是为什么广义相对论在某种意义上已于100年前被“发现”了，我们现在仍然在发现它。学

我将把引力波探测从“不可能”到“可能”的改变当作生活形式的改变，就像温奇看待疾病细菌理论的发现一样。可能有人会争论，引力波事件不涉及任何重大的理论变化，因此两者很难进行比较。然而，首先我可以证明，引力波事件确实包含我们“生存方式”的一个重大变化；其次，我将记录它正带来的所有变化，并尝试预测它将要带来的一系列变化。关键在于，温奇提出的疾病细菌理论和新型细菌之间的对比过于尖。如果你是一名研究的科学家，并突然发现了引起溃疡的细菌，那这虽然不是细菌理论的发现，却是你所生活的科学小宇宙之中的一场革命。不妨想象一种分形模型，模型顶部为整个细菌理论，其包含许多缩小的形式类似的事件一一单个细菌的发现。引力波的首次成功探测属于那些科学改变（我们科学生活形式的改变），但它仅比“广义相对论物理学”分枝的顶点低一点儿。

编辑推荐

2015年9月，科学家终于探测到了引力波。

2016年2月，相关科学组织方才发表声明。

其间，到底发生了什么？

一个故事，多种视角。

如何从充斥着杂讯与伪事件的数据中识别出引力波信号？

科学发现为何不能直接公布？需要遵循哪些流程？

科学家们为何执着于论文的发表？

全球性合作环境下，科学数据仍需保密吗？

超乎想象的故事  通过深入浅出的物理学细节与科学家们多样的社会性格，全面还原引力波探测“一战成名”的过程，将《生活大爆炸》《星际穿越》照入现实。

一手资讯及内部信息  17 000余封电子邮件、数十次电话会议、丰富的科学界逸闻、大量的媒体报道、具有收藏价值的论文草稿、“做出引力波发现的流程”“关于作者名单的规定”……讲述官方未曾透露的内幕。

新颖的社会学思考  了解引力波大科学的运作方式，学会做日常决策：如何与多人合作；如何仅通过交流就获得专业技能；如何有效地停止自我怀疑；如何辨识边缘科学与民科。

专业的译者团队  本书译者均来自天文教育公益组织“青年天文教师连线”。其中，胡一鸣、张渊皞是首起引力波事件的亲历者，曾荣获2017年“基础物理学突破奖”。

如今，谈论引力波已经过时了吗？

不，现在才是开始。

媒体评论

本书应该为（科林斯付出的）努力加冕，他帮助我们理解了人类是如何利用科学从可知世界的边缘汲取知识的。

——《新科学人》（

New Scientist

）

这本引人入胜的书以时间顺序详细讲述了引力波被世人接受的过程。

——《泰晤士高等教育》（

Times Higher Education

）

一份迷人的记录……本书精彩绝伦。

——《选择》（

Choice

）

本书既是的热门佳作，也是该流派未来的经典。

——《仰望夜空》（

The Sky at Night

），BBC

作为当代科学发现的一手叙述……本书甚为重要，而且相当独特。

——《伊西斯》（

Isis

，牛津大学学生刊物）

前言

当我得知这本凝缩了自己45年工作成果的书将要面向中国读者出版时，我十分欣喜。本书以科学为主题，而科学是现代社会至关重要的组成部分。这不仅仅是因为科学催生了商品，还因为它展示了运用学科训练来传达真相的过程。

本书中，科学家们花费了足足5个月的时间分析2015年9月14日抵达庞大干涉仪的信号，判断它究竟是引力波，还是误警。这两台用以探测引力波的激光干涉仪拥有相当高的灵敏度，这也意味着，仪器对可能伪装成信号的噪声甚为敏感。在此期间，科学家们成功将信号与噪声分开，他们甚至怀疑提取出的信号源于盲注，即黑客的恶意行为。终，社群得出了结论：在本次事件中，盲注几乎是不可能发生的，因为这需要大量内部人士的参与。科学家们很难想象自己的同事们参与一场阴谋的情景，因为大家拥有一个共同的目标，那就是揭示真相。

本次事件是有关物质世界的本质非凡且令人振奋的科学发现之一。几十年来，大多数科学家都认为，引力波探测无法实现。引力波社群所做的杰出工作是和平年代中持久的科研事业之一，科学家们展现了令人钦佩的毅力与坚持不懈的品质。不过，引力波探测之所以能成功，是因为它建立在科学界的诚信之上。

哈里·科林斯

2020年2月

书籍介绍

比科幻故事更精彩的引力波探测

揭秘诺贝尔奖级别的科学发现变为大众常识的过程

《七堂极简物理课》卡洛·罗韦利、“物理学史亚伯拉罕•派斯奖”艾伦·富兰克林、BBC、《新科学人》《泰晤士高等教育》《选择》《史密森尼》推荐

◎ 编辑推荐

☆超乎想象的故事 ：通过深入浅出的物理学 细节与科学家们多样的社会性格，全面还原引力波探测“一战成名”的过程，将《生活大爆炸》《星际穿越》照入现实。

☆一手资讯及内部信息 ：17 000余封电子邮件、数十次电话会议、丰富的科学界逸闻、大量的媒体报道、具有收藏价值的论文草稿、“做出引力波发现的流程”“关于作者名单的规定”……讲述官方未曾透露的内幕。

☆新颖的社会学思考 ：了解引力波大科学的运作方式，学会做日常决策：如何与多人合作；如何仅通过交流就获得专业技能；如何有效地停止自我怀疑；如何辨识边缘科学与民科。

☆专业的译者团队： 本书译者均来自天文教育公益组织“青年天文教师连线”。其中，胡一鸣、张渊皞是首起引力波事件的亲历者，曾荣获2017年“基础物理学突破奖”。

◎ 内容简介

100多年前，爱因斯坦在广义相对论中提出了“引力波”的概念。此后，在长达半个世纪的求索中，“如何探测黑洞发来的信息”与“谁能率先捕获引力波”成为引力波物理学界竞技的方向。2015年9月，来自LIGO的“有趣现象”显示，人类终于捕捉到了引力波。

深入引力波社群40余年的科学社会学家哈里·科林斯对此进行了实时记录，为读者讲述了这项迷人的成就诞生的故事。全书围绕“三道涟漪”展开，从本次事件发生后的大量电子邮件到发表的学术论文，全面还原了信号分析，以及该发现被科学界、媒体及大众接纳的过程。丰富的一手资料让这个故事严谨又立体，而幕后逸事则展现了科学家们的人情味。此外，科林斯通过物理学家与天文学家的较量、利益内斗、新发现问世流程等内部信息，透露了科学界与媒体试图隐藏的内幕，探讨了科学本身的价值。

如今，探索宇宙的新纪元已然来临，全球步入高新探测器时代。在这种环境下，科学家与大众扮演着何种角色？我们该如何看待科学？不妨随科林斯进入“以太”，体验别具魅力的科学世界。

◎ 媒体推荐

本书应该为（科林斯付出的）努力加冕，他帮助我们理解了人类是如何利用科学从可知世界的边缘汲取知识的。

——《新科学人》（New Scientist）

这本引人入胜的书以时间顺序详细讲述了引力波被世人接受的过程。

——《泰晤士高等教育》（Times Higher Education）

一份迷人的记录……本书精彩绝伦。

——《选择》（Choice）

本书既是必读的热门佳作，也是该流派未来的经典。

——《仰望夜空》（The Sky at Night），BBC

作为当代科学发现的一手叙述……本书甚为重要，而且相当独特。

——《伊西斯》（Isis，牛津大学学生刊物）

◎ 名人推荐

本书用智慧、真诚与细节报道了引力波探测卓越又令人激动的成功时刻，整个过程像侦探故事一样惊心动魄。

——卡洛·罗韦利，《七堂极简物理课》作者

科林斯采用了一个前所未有的视角，让我们了解了科学是如何在大型合作中实践的，以及这项由LIGO科学合作组织做出的重大发现的内幕。这是一份迷人又容易理解的记录……也是一个伟大的故事。我想向所有对科学及其实践感兴趣的人推荐本书。

——艾伦·富兰克林，2016年“物理学史亚伯拉罕·派斯奖”获得者

哈里·科林斯在一家“剧院”的前排座位上等待了将近半个世纪，其间没有人知道“剧院”是否存在。开幕之夜，他在场。当帷幕升起，我们的面前出现了一门新的科学。我们与这位开明的向导坐在一起，见证了人类非凡的成就。

——彼得·B. 拉德金，比勒费尔德大学教授

◎ 获奖信息

★《史密森尼》杂志（Smithsonian）“2017年度十佳科学图书”

★Book Scrolling网站“2017年度科学与自然图书”

★BookAuthority网站“名垂史册的100本相对论图书”

★入选“悦读科学2020年10本年度科普佳作”