黑洞對撞機(jī)可以發(fā)現(xiàn)引力的秘密嗎？

總的來說，在基本作用力之家里，引力是個和兄弟姐妹大為不同的家伙。它可能是被“宇宙太太”收養(yǎng)的，也可能是她出軌的結(jié)果。引力比其他形式的力弱很多，而且是單向的（只吸引不排斥），它似乎無法像其他作用力一樣融入同樣的理論結(jié)構(gòu)，我們也不知道這是為什么。這些都是宇宙中的重大謎團(tuán)。為了解答這些難題，人們正在做什么呢？

一種方法是用實驗檢驗宇宙運作的規(guī)律，再想出一些聰明的理論解釋我們看到的現(xiàn)象。在理想的情況下，我們希望能同時檢驗廣義相對論（經(jīng)典引力）和量子力學(xué)效應(yīng)，如果它們中只有一個是對的，我們還要看看誰對誰錯。比如，如果觀測到兩個有質(zhì)量的物體相互交換引力子，我們就可以證明引力必然是一種量子現(xiàn)象。

如果真的可以這樣做那就太好了，但我們得想想這個實驗有多難做。引力非常弱，整個地球產(chǎn)生的引力也難以抗衡一枚小磁鐵產(chǎn)生的磁力。把兩個粒子放到一起，它們之間的引力微乎其微，強(qiáng)大的電磁力、弱核力和強(qiáng)核力卻可以輕易讓它們彈開。

想要觀測到引力子，我們需要動用質(zhì)量很大的東西。對于這樣的實驗，我們要碰撞宇宙尺度的巨大物體，這樣可以消除所有其他作用力的影響。不，我們不打算撞擊幾百萬千克的木瓜。請把腦洞開得再大一點，試著想想不可思議的黑洞碰撞機(jī)。

讓兩個宇宙尺度的大質(zhì)量物體相撞，這就是在量子層面探測引力所需要的。顯然，這不是人能夠建立和操作的實驗（合理的預(yù)算估計會讓《星球大戰(zhàn)》中的“死星”飛船都顯得很便宜）。好在宇宙本身就是一個充滿了奇異物品的大世界。只要耐心尋找，你幾乎可以找到任何想要的東西，包括相撞的黑洞。

這種事通常是不會按計劃進(jìn)行的，而且是不可重復(fù)的。不過通常來講，當(dāng)黑洞彼此靠近的時候，雙方都想要吞噬對方。這正是科學(xué)家們尋找的情況。在宇宙的某些地方，黑洞正在彼此繞轉(zhuǎn)，進(jìn)入死亡螺旋，在它們合并的過程中，可能會有引力子向四面八方放射。我們要做的就是看到它們！這并不容易。黑洞碰撞產(chǎn)生的引力子也不容易識別。引力很微弱，這意味著即使有一個引力子從你身邊掠過，你也幾乎感覺不到什么。還記得中微子嗎？那個像幽靈一樣的粒子能穿過1光年厚的鉛。和引力子比起來，中微子簡直就像聚會上和誰都能聊兩句的交際花。實際上，人們通過計算發(fā)現(xiàn)，即使是在引力子的強(qiáng)放射源附近，像木星那樣大的接收器探測到引力子的頻率也只有10年一個這么低。