在以往的科幻作品中，引力波除被作为宇宙探测与发现的重要工具，还被视为星际旅行的重要通讯工具。
“科幻小说视黑洞为宇宙时间机器，或者通往平行宇宙之门。可是真正的科学家发现，事实要比科幻小说怪得多。你会进入一个世界，这里极大即极小，极小即极大，这里现实和幻想等价。”好莱坞影星摩根·弗里曼在一档科普节目中如此解说。如果说在儒勒·凡尔纳的时代，幻想领先于科学的想象，在这个时代，科幻却往往跟在惊艳无比的科学发现之后，尤其是涉及引力波、黑洞这样超越人们认知的宇宙事物。
当然，这并不妨碍科幻想象走得更为遥远和不羁。
几百年来，人类通过望远镜观察天体发射电磁波的不同波段，以了解浩瀚宇宙中天体的温度、年龄以及成分等特性，但截至目前，可观测宇宙的比例不到5%。1916年，爱因斯坦通过广义相对论预测了引力波的存在。在广义相对论中，引力仅仅是弯曲时空的一种表现形式，引力波只是空间自身的震荡，并不像光波那样真正穿越空间而去传播。由于这种特性，科学家们逐渐意识到，引力波将为“我们的宇宙电影配上声音”，从而成为400年来探测寰宇最先进、最根本的工具。然而讽刺的是，最先进的探测宇宙的工具，本身却极难探测。有人做过统计，将“泰坦尼克号”巨轮每秒旋转一周，它的引力辐射还不到10-24瓦特。
换言之，可探测的引力波主要源自超新星爆发、中子星高速自转、双黑洞旋转合并等剧烈宇宙事件。而通过对原初引力波的观测，人们甚至可以了解宇宙大爆炸发生后一兆兆兆分子一秒的引力辐射。
1974年，马萨诸塞大学的罗素·胡尔斯和他的老师约瑟夫·泰勒用射电望远镜发现脉冲双星PSR1913+16，并经过一系列严密的观测与计算，证明双星轨道距离的缩短，正是以引力波的形式损失能量的结果，从而找到引力波存在的间接证据。此后，随着美国激光干涉引力波天文台（LIGO）等引力波探测机构对探测器进度的不断升级，在许多物理学家看来，对引力波的直接探测已只是时间问题——终于，那声来自宇宙深处的“啵”，在2016年2月11日，得到学界公认。
与漫长精彩的引力波发现史相对应，在科幻世界的版图中，引力波的相关描述，主要出现于上世纪80年代之后，也即它自身被证明存在之后。在这些作品中，引力波从最初的想象性描述，到探测与发现的工具，乃至变为星际通讯乃至文明威慑的强大武器。此外，缠绕于黑洞、虫洞、时空旅行等科幻作品中频繁出现的概念，引力波在更多时候成为一个重要的背景性存在。这一点，正如知乎网一位网友的评论：“多年以后，当人类造出曲速引擎开启星际殖民时代的时候，一定会回忆起证实引力波存在的那个遥远的下午。”
感受引力波
在1989年出版的科幻小说《复仇女神》中，艾萨克·阿西莫夫对重力波（引力波的另一翻译）有过这样的描述：“地球绕着太阳运行，就如同罗特绕行艾利斯罗。如果太阳系中只有地球和太阳，那么地球几乎永远循着相同路径运行。我说‘几乎’是因为随着运转，它将会放出重力波并消耗地球的动量，而这将会非常非常缓慢地将它带近太阳。我们可以忽略这点。”
阿西莫夫对引力波的理解无疑接近事实，只不过由于地球环绕太阳运动所产生的引力波过于微小，这种“进动”显得非常缓慢。然而，天文学家们已经观察到，当两颗中子星——超新星爆发的产物——彼此围绕着高速旋转时，由于引力波辐射带来的能量损失，两者运转轨道每年都要缩短将近1米。正是缘于这种观测，人类才寻找到了引力波存在的间接证据。
在2000年发表的短篇小说《重力矿场》中，史蒂芬·巴克斯特则直接描写了人眼看见的引力波——宇宙时空震荡中的真实涟漪。在小说情节设定的奇异时期，“银河系的每一颗恒星都燃烧干净之后，遗留下来的残骸演变成了一个中央黑洞”，城市成了一个包含着巨大黑洞的巨网，人类则依附在城市的支柱之上。故事的主角安丽科，亲眼目睹了城市中“正在合并中的巨大黑洞，它们的地平线扭曲了，质量融合时凝固的引力波浪在表面清晰可见”。而根据虫洞研究专家基普·索恩在《星际穿越》（为阐释同名电影背后科技所作）一书中的解释，安丽科要看到如此景象，除非像电影《星际穿越》中掉入黑洞的库珀一样，处在超立方体之中。
除了原理的描述，以及视觉的冲击，科幻作家还渴望描述引力波带给人更直观的感受与体验。斯蒂芬·莱哈德在1985年出版的小说《太空烽火》（又译《探奇费瑞亚》）中，描写了托勒等人在驾驶“西风之神号”飞船穿越虫洞时，所感受到的强烈冲击：“托勒感到一股重力在拉动他的肠子，血往上涌，眼前一片模糊，身子轻飘飘的，好像自己要飞起来一般，可胸部却像被人放上了沙袋一样的窒息难耐，骨头也变得像铅块般地沉重。重力环绕着他，他的胃里一阵翻滚，心脏也仿佛在撞击着自己的肋骨。”
托勒在这里感受到的其实只是引力带给他的强烈冲击，穿越虫洞的身体感受，某种程度上类似于乘坐飞行器经历减速后降落地球的感受，至少在基普·索恩为电影《星际穿越》所建构的虫洞那里如此。应导演克里斯托弗·诺兰的要求，基普·索恩设计的虫洞，引力比地球还弱，适度的引力，才能既维持“永恒号”围绕虫洞飞行，又能保证飞船在推进器减速后，可以稳定慢速地进入虫洞。
在地球上，人们对引力波的感受大约只有听觉。在引力波被正式探测到之前，哥伦比亚大学的天体物理学家珍娜·莱文（Janna Levin），便通过长期对双黑洞（华尔兹黑洞）的研究，试图描述我们所能感到的引力波。在一档科普节目中，她告诉大家，尽管人们不能看见黑洞，但可以通过听引力波的方式，来研究黑洞本身的摇摆。她用手敲了敲桌子，说：“它的声音和敲鼓差不多，鼓就是时空本身。当小黑洞飞近大黑洞，频率会变高，声音加快，两个黑洞转作一团，合二为一，这时会发出‘啵’的一声。”
发现：时空旅行的可能前提
作为三维世界的智慧生命，人类似乎从来没有停止过时空穿越的梦想，不论是在唐传奇《枕中记》，还是美国作家华盛顿·欧文的小说《瑞普·凡·温克》中，都有相似“黄粱一梦”的奇境。而早在爱因斯坦广义相对论的理论提出之前，在机器工业革命思潮的洗礼下，英国作家H.G.威尔斯在1895年出版的科幻小说《时间机器》中，未来人类已造出可以穿越时空隧道的时间机器。然而使时空旅行有了理论上的可能，则是在广义相对论提出之后——引力、高速运动拉慢时间，成为时空旅行的关键。
回到未来似乎更为容易，问题仅仅在于你的运动速度是否够快，所处的引力场是否够强，如是，时间则会慢下来，但飞向未来更有可能只是一场伤感的单程旅行。根据测算，当宇航员以接近光速的速度在太空旅行一年后，当老了一岁的他回到地球，发现物是人非，地球上的人类已老去10年。回到过去，则除了技术因素之外，还存在着诸如“祖父悖论”这样的困境。
无论如何，在近百年来提出的种种时空旅行方案之中，利用“虫洞”这个通向其他时间或空间的捷径看起来极其诱人，因为目前虽然没有虫洞存在的证据，但有大量坚实可靠的科学支持这一观点。“虫洞”的命名来自基普·索恩的导师约翰·惠勒，对一只在苹果上爬行的蚂蚁来说，苹果的表面就是它的整个宇宙，如果苹果中有一个虫洞，那么这只蚂蚁从苹果顶部到达底部，就可以穿越打通苹果内部高维超空间的虫洞这条捷径。索恩进一步的研究表明，虫洞如果在自然中存在，只有原子大小，人类如果穿越虫洞，需要扩大虫洞并使之保持开放，而这需要反物质的支持。尽管反物质的存在已被验证，但对于人类来说，搭建那样的虫洞，无疑需要神一般的科技水平。索恩在一档节目中谈道：“如果一个先进文明能够积累反能量，并在虫洞内部保存它，用以支撑虫洞的存在，便可以使人类穿越虫洞。”因此，在索恩担任创意来源与科学顾问的电影《星际穿越》中，那个位于土星附近，可以穿越至卡冈都亚黑洞附近的虫洞，正是来自宇宙高级文明的礼物，当然，那个充满敬畏的“they”也可能是未来的人类。
好了，说了这么多，与引力波有何关系？这其实也是《星际穿越》中被诺兰删减的部分，正是通过引力波，人类才发现了距离自己如此之近的一个天然持续开放的虫洞。引力波对于未来宇宙探索的重大价值，在影片中成为一个背景性的存在。
LIGO计划创始人之一的索恩，显然对诺兰由于担心观众烧脑过度的这一情节删减，倍感遗憾。在同名著作中，他揭示了最初的设想：在电影故事发生的几十年前，20多岁的布兰德教授正是LIGO实验室的副主任。在2019年的一天，LIGO探测到了有史以来最强烈的一次引力波爆发，整个引力波暴持续了几秒钟时间。布兰德教授与研究团队很快推断出了引力波爆发的源头——由中子星和黑洞组成的双星系统，不可思议之处在于，引力波源的方位竟然一直指向一个环绕土星的卫星轨道！布兰德教授所能找到的唯一解释是，引力波来自一个靠近土星的虫洞，中子星―黑洞的双星系统一定位于虫洞另一端，一小部分引力波通过虫洞后扩散到地球，从而被LIGO引力波探测器发现。影片中，这一上天赐予的礼物，成为毁灭在即的地球人唯一的希望。
说到引力波与虫洞所开启的时空穿越，人们往往会想起1997年上映，改编自美国著名天体物理学家、科普作家卡尔·萨根小说的科幻电影《超时空接触》（Contact）。影片中父女情节的设定，无疑对诺兰产生了影响。更有趣的是，该片小说原作与技术指导卡尔·萨根与基普·索恩为多年好友，正是在索恩的建议下，萨根才将女主角艾洛维从太阳系穿行到织女星的通道，从黑洞改为虫洞。因为根据现有认识，落入黑洞的艾洛维，如果没有库珀那样幸运地进入高阶文明馈赠的超立方体，将难逃一死。然而，与2014年上映的《星际穿越》不同的是，在父亲引领下持续探测宇宙空间，并最终接收到外星文明传递来的时光机器制作图纸的艾洛维，所采用的探测工具乃是射电望远镜，探测到的也是宇宙电磁信号。引力波，再次成为可资类比的背景存在，也许我们有理由相信，故事中的艾洛维如何坚持用引力波探测器，可能会有另一番不可思议的发现。
作为通讯工具的引力波
如果说引力波对宇宙的大尺度探测与发现，还只是它的题中之意，那么在科幻作品中，人们对它所刷新的宇宙想象显然走得更远。
刘慈欣创作于2006～2010年的鸿篇巨制，“地球往事”三部曲——《三体》中，“引力波”一词共出现120次，成为推进小说情节发展与改变人类命运的核心概念。小说中，人类搭建起引力波的发射天线，并已成功掌握引力波发射技术。发射天线的体积非常巨大，“是一个横放的圆柱体，有1500米长，直径50多米，整体悬浮在距地面2米左右的位置”。“面壁计划”的执行者之一、后来成为“引力波发射器”执剑人的罗辑，在地球上三体教教主叶文杰的启发下，领悟到宇宙社会学的核心理论——“黑暗森林法则”。在这一法则支配下，宇宙就是一座黑暗森林，每个文明都是带枪的猎人，像幽灵一般潜行于林间，他必须非常小心，因为林中到处都是像他一样潜行的猎人。如果发现了别的生命，因为没法判断是否会对自己构成威胁，只有先下手为强，消灭对方。
因此在这片森林中，任何暴露存在的文明都将很快被更为高阶的文明消灭。人类的引力波发射器，可以将三体星的坐标发射到宇宙中，进而引来其他高阶文明对三体文明的毁灭，从而成为威慑三体人的重要武器。
在现实宇宙中，强大的引力波往往产生于剧烈宇宙事件，人类要掌握它的发射谈何容易。《三体》中提到，引力波发射的基本原理是“其有极高质量密度的长弦的振动，最理想的发射天线是黑洞，可用大量微型黑洞连成一条长链，在振动中发射引力波”，但这显然有很大技术难度（即使三体世界也不能做到），只能退而使用“简并态物质构成振动弦”。这种超密度弦的直径只有几纳米，只在白矮星和中子星中存在，并在常规环境中会衰变为普通元素。超密度弦的半衰期为50年左右，过了半衰期，引力波天线就完全失效，因此引力波天线的寿命只有50年。小说中，面对三体人再次大举进攻时，人类选择在宇宙中仅存的一艘“万有引力号”飞船上的引力波发射器，“立刻启动引力波宇宙广播”，从而导致了三体星被其他高阶文明所摧毁。
可以想象，在未来的星际旅行中，星际坐标对文明寻找与庇护的重要性。在2015年上映的影片《星球大战7：原力觉醒》中，对天行者卢克所在星球坐标的追寻，成为宇宙中“第一秩序”与“抵抗力量”两大政权斗争的焦点。引力波，似乎确实是我们想象中最好的宇宙通讯与传播工具。
与引力波具有相似通讯作用的，还有科幻作家本身创造的一些概念与设备，比如“超波”（ultra wave）。在发表于1992年的《深渊上的火》（《三界》三部曲之一）中，弗诺·文奇提到一种称为“超波通信器”的飞船超波装置，该装置可在紧急情况下，向外界发出求救信号。小说提及，“距离70光年，超波通讯是可行的，甚至可以即时传送图像”。超波似乎已成为科幻作品中的通用概念，用以在三维或者多维空间中以超光速的速度传送信号和信息。在阿西莫夫的“基地”系列中，超波被用作超光速通讯媒介，而在系列影片《星际迷航》中，则被用作曲速引擎的替代装置，借以实现超光速旅行。
除了作为通讯工具，引力波在一些科幻作品中，也被人类作为制造引力异常的引力武器。吴岩在1981年发表于《智慧树》杂志上的短篇小说《引力的深渊》中虚构了一个引力异常故事：在中国沂东山区频繁出现的离奇坠机事件，追查结果表明，坠机原因是一位科学狂人，利用自己发明的引力波武器，造成了那一地区的引力异常。
其时，引力波存在间接证据的发现以及韦伯引领下广受争议的引力波探测，使引力波成为社会热点新闻。正是在那波热潮中，吴岩写下了可谓国内最早触及这一话题的科幻作品。有理由相信，不久前人们对引力波的成功探测所掀起的科学热潮，将激发出人们更加梦幻迷人的宇宙想象。
（本文写作参考了《星际穿越》，基普·索恩著；《爱因斯坦尚未完成的交响乐》，玛利亚·芭楚莎著）
文 艾江涛 徐文齐
- 看不过瘾？点击下面链接！ 【本站微信公众号：gsjx365，天天有好故事感动你！】
