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《引力波：发现爱因斯坦广义相对论缺失的“最后一块拼图”》文字版电子书[PDF]

内容简介：

十几亿年前，在浩瀚宇宙的某个时空，两个黑洞发生了碰撞。其中一个黑洞的质量是太阳的29倍，另一个是太阳的36倍，它们碰撞后合并成一个大黑洞，质量达到太阳的60倍。黑洞碰撞是宇宙起源以来威力最大的天文事件之一，释放出的能量超过1021个太阳。黑洞合并时，无数能量以引力波的形式，不停地向外传播，在时空中荡起层层涟漪。

1916年，阿尔伯特·爱因斯坦在一篇关于广义相对论的论文中预言了引力波的存在。2015年9月，引力波经过长达14亿光年的星际旅行来到了地球。

从伽利略用一架简陋的望远镜观察太阳开始，人类利用400多年来所拍摄的一系列静止的太空照片，汇编成一部讲述宇宙历史的无声电影。然而，所有望远镜都无法记录黑洞碰撞的过程，人类能够捕捉到的唯一线索可能就是时空振荡发出的声音。

半个世纪之前，一股记录宇宙声音的热潮悄然掀起。为了“在相当于地球周长1000亿倍的距离上测量出比人的头发丝直径还要小的长度变化”，为了给宇宙历史这部无声电影配上一张原声大碟，许多科研人员全身心地投入到引力波探测实验当中。

2015年9月和2016年2月，激光干涉引力波天文台(LIGO)两次成功探测到引力波，证实了100年前爱因斯坦的预言。

在书中，作者珍娜·莱文再现了50多年来，LIGO科学合作组织的科研人员在此过程中面临的困难、经受的考验和付出的艰辛。引力波探测本来只是一个有意思的思想实验，但引起了雷纳·韦斯、基普·索恩和罗纳德·德雷弗的注意。为了把梦想变成现实，他们组建了一支规模达数百人的国际性研究团队，建造了两台灵敏度非常高的巨型探测器。他们一直在跟时间赛跑，希望在爱因斯坦提出引力波概念100周年纪念日到来之前，能聆听到来自遥远太空的“引力波蓝调”。

珍娜·莱文将这个精彩程度不亚于《星际穿越》的故事娓娓道来，以引人入胜的笔触为我们描述了其间的惊奇、失望、成就、风险和人性。

这是一部关于引力波的编年史，有情节，有声音，更有温度。

迄今为止最权威、最一手、最受LIGO项目官方认可的“引力波”读物。一手的翔实资料，烧脑的科学知识，精彩的人性故事，坚毅的科学精神，生动呈现引力波长达14亿光年的星际之旅。

李淼、张双南、基普·索恩、曹军威国内外最华丽的物理学与天文学大咖阵容联袂力荐。

“能够穿越星际的，唯有引力波和爱” ，这是一部关于引力波的编年史和科普大片，也是一个有情节、有声音、有温度的“巨星”故事和一部划时代的使命宣言。

引力波的发现，补全了爱因斯坦广义相对论缺失的“最后一块拼图”，是过去100年最重要的宇宙学发现，LIGO项目组成员将是未来诺贝尔物理学奖的有力角逐者。

这部文笔优美的着作引领读者透过“引力波的窗口”了解宇宙探索的奥秘，认知黑洞碰撞与时空弯曲引发的天文现象。作为引力波探索活动的参与者，我发现珍娜·莱文把我们的愿景、奋斗过程，以及在成功道路上克服一切艰难险阻的精神都表现得淋漓尽致。我认为这是一部非常棒的作品。

——基普·索恩，着名理论物理学家、《星际穿越》作者

作者简介：

珍娜·莱文(Janna Levin)，美国哥伦比亚大学巴纳德学院的物理学和天文学教授，布鲁克林艺术与科学中心“先锋工厂”(Pioneer Works)的科学总监。

她一直致力于黑洞、宇宙的额外维度、时空与引力波的研究，出版过《宇宙溯源》(How the Universe Got Its Spots)、《图灵机狂人梦》(A Madman Dreams of Turing Machines)等着作。

2011年3月，她发表了TED演讲《宇宙的声音》(The sound the universe makes)。2012年，她获得古根海姆奖。

推荐序 V

第1章 黑洞碰撞 001

第2章 宇宙的声音 007

第3章 广义相对论 031

第4章 引力波探测先驱 053

第5章 错误的宣言 073

第6章 “40 米”实验室 089

第7章 蓝皮书与三巨头 103

第8章 发现脉冲星 121

第9章 实验室里的开拓者 135

第10章 汉福德天文台 149

第11章 臭鼬工厂 167

第12章 霍金的赌局 189

第13章 罗生门事件 205

第14章 利文斯顿天文台 223

第15章 一群探索宇宙奥秘的人 243

第16章 与时间赛跑 257

尾声 269

致谢 281

附录 285

注释 293

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黑洞   爱因斯坦

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摘要：《引力波：发现爱因斯坦广义相对论缺失的“最后一块拼图”》文字版电子书[PDF]_科普百科是一本介绍引力波及其对广义相对论的重要意义的科普书籍。本书详细介绍了引力波的发现历程、实验装置、相关理论及其对广义相对论的验证，对读者理解引力波的本质和意义具有很大帮助。

1、引力波的发现历程

本部分将介绍引力波的发现历程。首先，从爱因斯坦广义相对论中预测了引力波的存在，并介绍了引力波的发射源和传播特性。然后，详细介绍了LIGO实验的发现引力波的过程，包括实验装置、数据分析及结果验证等方面。

接下来，将介绍引力波的重大意义，包括对广义相对论的验证、黑洞和中子星的研究等。通过引力波的探测，我们可以更深入地研究宇宙中的黑洞和中子星等天体，并对宇宙演化和引力理论的进一步研究提供了重要的线索。

2、引力波的实验装置

在本部分，将详细介绍LIGO实验的装置和工作原理。首先，介绍LIGO实验的两个探测器，包括其结构、激光干涉仪的原理以及噪音源的抑制方法等。然后，介绍LIGO实验的数据分析方法，包括对引力波信号的提取和验证等。

通过对LIGO实验的介绍，读者可以更好地理解引力波的探测过程，并对实际的引力波探测项目有更深入的了解。

3、引力波的相关理论

在本部分，将介绍引力波的相关理论，包括爱因斯坦场方程、引力波的产生机制和传播特性等。其中，将详细介绍引力波的产生机制，包括质量二极子和时变四极子等，并解释引力波在传播过程中的能量损耗和弯曲现象。

通过对引力波的理论介绍，读者可以更好地理解引力波的物理本质和重要性，并对其在广义相对论中的作用有更深入的了解。

4、引力波对广义相对论的验证

本部分将介绍引力波对广义相对论的验证。首先，将介绍引力波的检测结果，并与广义相对论的预测进行对比。然后，将介绍其他观测结果对引力波的验证，并讨论引力波在未来研究中的潜在应用。

通过对引力波对广义相对论的验证的介绍，读者可以更好地理解广义相对论的基本原理和预测，并对其在物理学中的地位有更深入的了解。

总结：

通过《引力波：发现爱因斯坦广义相对论缺失的“最后一块拼图”》文字版电子书[PDF]_科普百科的阅读，我们可以更好地了解引力波的发现和重要意义，以及其对广义相对论的验证。引力波的发现为我们研究黑洞、中子星等天体提供了重要的线索，也为引力理论的研究提供了新的契机。

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