引力波 2017諾貝爾物理學奬得主LIGO團隊的故事 LIGO、李淼、張雙南、曹軍威推薦 epub pdf mobi txt 電子書下載 2024

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[美] 珍娜·萊文著，鬍小銳，萬慧譯

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發表於2024-11-23

商品介绍

店鋪：中信齣版社官方旗艦店

齣版社：中信齣版集團

ISBN：9787508676999

商品編碼：13978056374

品牌：中信齣版（Citic Press）

包裝：精裝

外文名稱：Black Hole Blues

開本：16開

齣版時間：2017-07-01

用紙：膠版紙

頁數：312

正文語種：中文

引力波 2017諾貝爾物理學奬得主LIGO團隊的故事 LIGO、李淼、張雙南、曹軍威推薦 epub pdf mobi txt 電子書下載 2024

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書籍描述

　　迄今為止，權wei、一手、深受LIGO項目官方認可的引力波讀物
　　李淼、張雙南、基普·索恩、曹軍威國內外zui華麗的物理學與天文學大咖陣容聯袂力薦。
　　“能夠穿越星際的，唯有引力波和愛” ，《引力波》是一部關於引力波的編年史和科普大片，也是一個有情節、有聲音、有溫度的“巨”故事和一部劃時代的使命宣言。
　　引力波的發現，補全瞭愛因斯坦廣義相對論缺失的“zui後一塊拼圖”，是過去100年zui重要的宇宙學發現。

　　十幾億年前，在浩瀚宇宙的某個時空，兩個黑洞發生瞭碰撞。其中一個黑洞的質量是太陽的29倍，另一個是太陽的36倍，它們碰撞後閤並成一個大黑洞，質量達到太陽的60倍。黑洞碰撞是宇宙起源以來威力zui大的天文事件之一，釋放齣的能量超過1021個太陽。黑洞閤並時，無數能量以引力波的形式，不停地嚮外傳播，在時空中蕩起層層漣漪。
　　1916年，阿爾伯特·愛因斯坦在一篇關於廣義相對論的論文中預言瞭引力波的存在。2015年9月，引力波經過長達14億光年的星際旅行來到瞭地球。
　　從伽利略用一架簡陋的望遠鏡觀察太陽開始，人類利用400多年來所拍攝的一係列靜止的太空照片，匯編成一部講述宇宙曆史的無聲電影。然而，所有望遠鏡都無法記錄黑洞碰撞的過程，人類能夠捕捉到的唯綫索可能就是時空振蕩發齣的聲音。
　　半個世紀之前，一股記錄宇宙聲音的熱潮悄然掀起。為瞭“在相當於地球周長1000億倍的距離上測量齣比人的頭發絲直徑還要小的長度變化”，為瞭給宇宙曆史這部無聲電影配上一張原聲大碟，許多科研人員全身心地投入到引力波探測實驗當中。
　　2015年9月和2016年2月，激光乾涉引力波天文颱（LIGO）兩次成功探測到引力波，證實瞭100年前愛因斯坦的預言。
　　在《引力波》一書中，作者珍娜·萊文再現瞭50多年來，LIGO科學閤作組織的科研人員在此過程中麵臨的睏難、經受的考驗和付齣的艱辛。引力波探測本來隻是一個有意思的思想實驗，但引起瞭雷納·韋斯、基普·索恩和羅納德·德雷弗的注意。為瞭把夢想變成現實，他們組建瞭一支規模達數百人的國際性研究團隊，建造瞭兩颱靈敏度非常高的巨型探測器。他們一直在跟時間賽跑，希望在愛因斯坦提齣引力波概念100周年紀念日到來之前，能聆聽到來自遙遠太空的“引力波藍調”。
　　珍娜·萊文在《引力波》一書中將這個精彩程度不亞於《星際穿越》的故事娓娓道來，以引人入勝的筆觸為我們描述瞭其間的驚奇、失望、成就、風險和人性。
　　《引力波》是一部關於引力波的編年史，有情節，有聲音，更有溫度。

推薦序
第1章黑洞碰撞    6
第2章宇宙的聲音    9
第3章廣義相對論    23
第4章引力波探測先驅    36
第5章錯誤的宣言    47
第6章 “40米”實驗室    56
第7章藍皮書與三巨頭    64
第8章發現脈衝星    74
第9章實驗室裏的開拓者    82
第10章漢福德天文颱    90
第11章臭鼬工廠    101
第12章霍金的賭局    114
第13章羅生門事件    122
第14章利文斯頓天文颱    131
第15章一群探索宇宙奧秘的人    143
第16章與時間賽跑

　　[美國）珍娜·萊文（Janna Levin），美國哥倫比亞大學巴納德學院的物理學和天文學教授，布魯剋林藝術與科學中心“先鋒工廠”（Pioneer Works）的科學總監。
　　她一直緻力於黑洞、宇宙的額外維度、時空與引力波的研究，齣版過《宇宙溯源》（How the Universe Got Its Spots）、《圖靈機狂人夢》（A Madman Dreams of Turing Machines）等著作。
　　2011年3月，她發錶瞭TED演講《宇宙的聲音》（The sound the universe makes）。2012年，她獲得古根海姆奬。

　　珍娜·萊文在深入瞭解引力波項目的基礎上，用細膩的筆觸描寫瞭項目背後的人文故事，介紹瞭一群滿懷希望、堅毅執著的科研人員。多年來，他們一直奮戰在科技前沿，不斷改進機器的靈敏度，努力探測阿爾伯特·愛因斯坦於1916年預言的引力波。終於，在愛因斯坦提齣引力波概念100周年紀念日到來之前，項目組探測到瞭引力波。作為一名專業的天體物理學者和黑洞專傢，她的寫作深入淺齣，生動易讀。
　　——雷納·韋斯，麻省理工學院物理學榮休教授
　　這部文筆優美的著作引領讀者透過“引力波的窗口”瞭解宇宙探索的奧秘，認知黑洞碰撞與時空彎麯引發的天文現象。作為引力波探索活動的參與者，我發現珍娜·萊文把我們的願景、奮鬥過程，以及在成功道路上剋服一切艱難險阻的精神都錶現得淋灕盡緻。我認為這是一部非常棒的作品。
　　——基普·索恩，著名理論物理學傢、《星際穿越》作者
　　如果亨特·湯普森（“剛左”之父）擠齣時間攻讀瞭物理學博士學位，並且對引力波産生瞭濃厚興趣，他就有可能寫齣這樣一本書。當然，這隻是假設。珍娜·萊文的這部著作睿智、新穎，道齣瞭引力波科研人員的心聲。
　　——艾倫·萊特曼，麻省理工學院物理學教授、《偶然的宇宙》作者
　　這部精彩的作品是科學與紀實電影的結閤體。珍娜·萊文把我們帶進瞭一個令人陶醉的世界：科研人員絞盡腦汁，試圖探測宇宙的聲音——引力波。故事的主綫是監測……是有史以來zui靈敏、zui堅決、zui執著的監測。作者的觀察深入敏銳，文筆熱情奔放，對科學探索的描寫具有很強的故事性和感染力。
　　——史蒂夫·斯托加茨，康奈爾大學數學教授、《x的奇幻之旅》作者
　　引力波探測器LIGO的成就不亞於伽利略四百年前望遠鏡取得的開創性成就，背後的曆程和故事隻有一些具備特權的人纔能得知，而作者正是這樣的一位天文學傢，更加難得的是，作者還是一位善於講故事的人。
　　——李淼，中山大學教授
　　直接探測到引力波被我稱為2016年zui美的科學事件，不齣意外今年將獲得諾貝爾物理學奬。我也曾經“嘲笑”他們這麼多年來能夠“自娛自樂”地堅持下來。這本書講的正是這些傳奇故事！
　　——張雙南中國科學院高能物理研究所天文學傢
　　第yi章黑洞碰撞
　　在宇宙的某個地方，兩個黑洞發生瞭碰撞。這兩個黑洞與恒星的質量差不多，體積卻隻有一般城市那麼大，是真正意義上的黑洞（裏麵空蕩蕩的，沒有一絲光）。在碰撞發生前的zui後幾秒鍾裏，它們在引力作用下一起繞著zui終接觸點完成瞭數韆次的鏇轉，使時空發生瞭劇烈振蕩。碰撞之後，這兩個黑洞閤並到一起，形成瞭一個更大的黑洞。黑洞碰撞是宇宙誕生之後威力zui大的一個現象，釋放齣的能量超過1021個太陽。碰撞發生時一片黑暗，爆炸産生的所有能量都不會以光的形式逸齣，所以用任何望遠鏡都無法觀察到。黑洞閤並時，無數能量以純引力，也就是引力波的形式，不停地嚮四周傳播，時空受到擾動而泛起漣漪。但是，即使有宇航員正好在附近，他也不會看見任何異常現象。不過，他所在的空間會發生鈴振現象，對他擠壓、拉伸，使他的身形發生變化。如果靠得足夠近，他的聽覺器官會隨之振動，也就是說，他可以“聽見”引力波。在空無一物的黑暗中，他可以聽見時空發齣的聲音（如果黑洞沒有奪走他的生命）。引力波就像不需要物質媒介的聲音，在黑洞相互碰撞時，就會發齣這樣的聲音。
　　沒有人聽過引力波的聲音，也沒有任何儀器留下清楚無誤的記錄。雖然引力波以光速傳播，但是從碰撞點傳播到地球可能需要10億年的時間。在到達地球之前，黑洞碰撞發齣的聲音已經非常微弱瞭，以至於用語言根本無法形容，如此微弱的聲音我們肯定難以察覺。在引力波抵達地球時，空間的鳴響會引起距離的相對變化，在相當於三個地球並排的跨度上位移一個原子核的寬度。半個世紀之前，一股記錄天空中各種聲音的潮流悄然興起。LIGO（激光乾涉引力波天文颱）是美國國傢科學基金會（NSF，為基礎性科學研究提供支持的美國聯邦政府獨立機構）迄今為止投入zui多的項目，包括兩颱探測器，分彆位於華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓，各占地4平方公裏。LIGO的綜閤成本超過10億美元，參與閤作的全球科學傢和工程師有數百人之多，是所在專業領域幾十年來科技創新工作的一個標誌性成果。在過去幾年裏，為瞭提升探測能力，這兩颱機器都處於脫機狀態。一名實驗人員告訴我，機器的所有部件都被更換瞭，除瞭那個空空如也的管道（真空管）。與此同時，世界各地的科研團隊都在進行緊張的計算，希望可以預測宇宙zui喧鬧的狀態何時到來。
　　理論學傢則利用這段時間設計數據算法，建立數據庫，並想盡辦法充分利用這些工具。為瞭“在相當於地球周長1 000 億倍的距離範圍內測量齣比人的頭發的直徑還要小的變化”，許多科研人員全身心地投入其中。
　　如果探測到引力波，人們有望在隨後幾年裏取得豐碩的成果，因此位於地球上的天文颱渴望記錄天文巨變從不同方嚮、不同距離傳到地球上的聲音。死星發生碰撞，古老的恒星發生爆炸，還有曾經發生的宇宙大爆炸，所有這些高衝擊強度的混亂狀況都有可能引起時空振蕩。從伽利略用一架簡陋的望遠鏡觀察太陽開始，人類把400年來拍攝的一係列靜止的天空照片，匯編成一部講述宇宙曆史的無聲電影。在這些天文颱投入使用期間，科學傢們將為這部電影配上一首不是很悅耳卻非常熱鬧的主題麯。
　　在這個嘗試測量時空形態微弱變化的具有裏程碑意義的實驗中，我身兼數職：首先是作為一名科研人員，希望為一個龐大的科學領域做齣自己的貢獻；其次是作為一名初學者，希望深入瞭解乾涉儀；zui後是作為一名作者，用手中的筆記錄人類在黑洞研究活動中取得的重大進展。隨著全球範圍內爭相建造引力波天文颱的熱度逐漸消減，這個領域即將有重大發現的前景牢牢地吸引瞭人們的注意力。不過，仍然有人強烈懷疑它zui終能否取得成功。盡管在開始的時候，LIGO項目麵臨諸多睏難：爭議不斷，權科學傢錶示反對，團隊內部鬥爭十分激烈，技術上也一籌莫展。但是，LIGO項目沒有被擊垮，而是擺脫瞭陰影，不斷變強，走上瞭發展的道路。50年前，使用一個無比龐大的機器去捕捉極其微弱的聲音，還僅僅是人們的一個遙遠的夢想，而現在已經萬事俱備，隻欠東風瞭。在20 世紀60年代，這個靈光乍現而來的思想實驗仿佛一首令人莞爾的俳句詩，而現在它已經變成由金屬和玻璃製成的實物。2015年鞦，在愛因斯坦提齣引力波預言的100周年之際，改進後的LIGO探測器開始記錄太空傳來的聲音。在一兩年（也有可能是三年）之內，這些機器就會達到zui靈敏的狀態。
　　上一代的機器證明這個概念是可行的，但成功卻不是唾手可得的，因為大自然並不總是按人類的意願行事。這些高精尖的機器可以自動鎖定目標，也可以由人來完成調整、修正、校準等操作。如今，這些機器靜靜地等待著捕捉某個非同尋常的信號，科學傢們也摒除疑念，堅持完成zui後的工作。
　　本書既是一部引力波編年史（是宇宙曆史的有聲記錄，也是為那部無聲電影譜寫的主題麯），又是獻給那些矢誌不渝、堅持不懈的實驗人員，以及愚公移山式科學精神的一首贊歌。
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