譯者序

廣義相對(duì)論之虹

人類第一次宣布探測(cè)到引力波，是一個(gè)隆冬。那時(shí)我過著封閉的寄宿高中生活，在閱讀學(xué)校下發(fā)的作文素材時(shí)，一條頭版標(biāo)題攫住了我的目光。這個(gè)瞬間，班級(jí)里的嘈雜聲似乎凝止了，我目不轉(zhuǎn)睛地盯著這個(gè)標(biāo)題：

“重大發(fā)現(xiàn)，LIGO首次探測(cè)到了引力波。”

在毫無覺察之間，我經(jīng)歷了半世紀(jì)以來廣義相對(duì)論最高光的時(shí)刻。世界上總有那么一些東西，極其難懂又高不可攀。和無數(shù)中國(guó)孩子一樣，我從小聽?wèi)T了愛因斯坦半真半假的奇聞逸事。電影里，只有通曉多門語言的神童和身殘志堅(jiān)的人才對(duì)高深的理論如魚得水，而那些看起來和我的生活十分遙遠(yuǎn)。

他的廣義相對(duì)論，仿佛早已鑲嵌進(jìn)了這個(gè)世界的基本框架。很多書里的口吻似乎都確定無疑：百年不遇的偉大理論已經(jīng)建好，屹立不倒。種種稀奇的效應(yīng)，盡管還未被完全驗(yàn)證，卻如同西洋鏡里的畫片——若是你覺得有異議，一定是你太“土老冒”。

盡管從小總是大言不慚說自己想做個(gè)科學(xué)家，但誠(chéng)實(shí)講，我不知道這個(gè)世界還有什么留給我發(fā)揮。高考的重壓下，我在桌肚里偷偷看一本舊版天文教材。書中講述著琳瑯滿目的天文現(xiàn)象，而關(guān)于引力波只有寥寥數(shù)語：“類似探測(cè)還從來沒有成功過。”

那則關(guān)于引力波的報(bào)道讓我意識(shí)到，這宇宙中不確定的東西仍然多如繁星。三年之后，我在天文系的課堂上聽老師講解天體力學(xué)。那是天體在引力作用下無休止的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，廣義相對(duì)論在其中扮演著不可小覷的角色。隨后，我收到導(dǎo)師發(fā)來的討論郵件。在他的辦公室里，我看到了即將發(fā)表的人類首張黑洞照片。小小的光影之間，是檢驗(yàn)廣義相對(duì)論的前沿陣地。

后來我讀到一篇關(guān)于相對(duì)論致密天體的論文，其中引用萊昂納德·科恩的歌詞：“萬物皆有裂隙，光芒得以進(jìn)入。”我研究生涯的“裂隙時(shí)刻”，或多或少都和廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)有關(guān)。而廣義相對(duì)論本身也同樣有裂隙，正因?yàn)檫@些裂隙存在，我們才得以看到一個(gè)接一個(gè)實(shí)驗(yàn)透露的光芒。

在我現(xiàn)在工作的天體物理領(lǐng)域，廣義相對(duì)論幾乎無孔不入。那些星系的熾熱心臟——活動(dòng)星系核——表現(xiàn)出的許多特征，都需要依賴廣義相對(duì)論解釋。遙遠(yuǎn)宇宙的空間膨脹，也可用廣義相對(duì)論推導(dǎo)出的公式描述。廣義相對(duì)論不再是難以捕捉的鬼火，而是認(rèn)識(shí)這個(gè)世界最基本的常識(shí)和底色。在這個(gè)如此依賴廣義相對(duì)論的世界，了解一些真實(shí)世界語境下的廣義相對(duì)論，也變得越來越必要。

這就是為什么我在翻譯的過程中越來越欣賞這本書。它不用那種故作夸張的語氣鼓吹廣義相對(duì)論中那些抽象的概念，反而盡量將其平實(shí)道來，如同描摹鄰家院落的瓜果蔬菜。更為關(guān)鍵的是，書中還指出這些設(shè)想的要害在何處，以及我們?cè)撊绾稳シ直妗＿@就是實(shí)驗(yàn)——理論與現(xiàn)實(shí)關(guān)聯(lián)的地方。

事實(shí)上，廣義相對(duì)論充滿了異議。科學(xué)家也常常在工作中犯錯(cuò)，在職場(chǎng)上掙扎，與不同身份的人痛苦地打著交道。在檢驗(yàn)偉大的理論之時(shí)，有時(shí)候相當(dāng)接地氣：在飛過我家鄉(xiāng)上空的飛機(jī)，也許正搭載著測(cè)量引力紅移的鐘表。或者一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)心大銅球或者粗鋁柱，就能與時(shí)空的起伏共舞。

尤為難得的是，本書包含了眾多實(shí)驗(yàn)案例和技術(shù)細(xì)節(jié)。有趣的理論預(yù)言，也許學(xué)過這門理論的人都有所耳聞，但要準(zhǔn)確而簡(jiǎn)練地點(diǎn)明一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的亮點(diǎn)，非得是親身參與過的內(nèi)行人不可，這從本書致謝中那些鼎鼎大名就可見一斑。書中討論的技術(shù)也非常前沿，橫跨若干不同領(lǐng)域。縱觀全書，幾乎可一覽人類最尖端的技術(shù)成就，包括甚長(zhǎng)基線干涉、無拖拽控制、脈沖星時(shí)間序列，它們?cè)跇I(yè)內(nèi)聲名卓著，在外界卻少被人知曉。受益于出版時(shí)間，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展較為新時(shí)，讀者幾乎能夠感受到那種激動(dòng)：我們正處在偉大發(fā)現(xiàn)的前沿。

少年時(shí)代的經(jīng)歷讓我知道，一本能讓人讀懂的科普書是多么重要。本書中的科學(xué)內(nèi)容不算簡(jiǎn)單，需要許多耐心才能完全理解。為了通俗起見，我在翻譯過程中添加了若干譯注，有些是對(duì)概念的解釋，有些是對(duì)上下文邏輯推演的補(bǔ)足，還有的是對(duì)現(xiàn)狀的更新。希望這些注解可以緩解科學(xué)的枯燥，為讀者留下相對(duì)輕松和深入的閱讀體驗(yàn)。書中涉及許多新概念、新項(xiàng)目，我在本書中為它們命名的同時(shí)，也向全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)建議了數(shù)十個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)譯名。

最后，感謝我的編輯楊波，容忍我在這份翻譯處女作上追求完美的拖延和重復(fù)修改，并在編輯過程中付出了大量辛勞。還要感謝我的父母，盡管他們一直在文科領(lǐng)域耕耘，卻始終支持我的科學(xué)探索，并在本書翻譯期間給予我堅(jiān)實(shí)的支持。

愿我們都能在生活中找到一絲裂隙，透入廣義相對(duì)論的這一縷虹彩。

劉豐源

2023年春于北京奧運(yùn)村