译者序

广义相对论之虹

人类第一次宣布探测到引力波，是一个隆冬。那时我过着封闭的寄宿高中生活，在阅读学校下发的作文素材时，一条头版标题攫住了我的目光。这个瞬间，班级里的嘈杂声似乎凝止了，我目不转睛地盯着这个标题：

“重大发现，LIGO首次探测到了引力波。”

在毫无觉察之间，我经历了半世纪以来广义相对论最高光的时刻。世界上总有那么一些东西，极其难懂又高不可攀。和无数中国孩子一样，我从小听惯了爱因斯坦半真半假的奇闻逸事。电影里，只有通晓多门语言的神童和身残志坚的人才对高深的理论如鱼得水，而那些看起来和我的生活十分遥远。

他的广义相对论，仿佛早已镶嵌进了这个世界的基本框架。很多书里的口吻似乎都确定无疑：百年不遇的伟大理论已经建好，屹立不倒。种种稀奇的效应，尽管还未被完全验证，却如同西洋镜里的画片——若是你觉得有异议，一定是你太“土老冒”。

尽管从小总是大言不惭说自己想做个科学家，但诚实讲，我不知道这个世界还有什么留给我发挥。高考的重压下，我在桌肚里偷偷看一本旧版天文教材。书中讲述着琳琅满目的天文现象，而关于引力波只有寥寥数语：“类似探测还从来没有成功过。”

那则关于引力波的报道让我意识到，这宇宙中不确定的东西仍然多如繁星。三年之后，我在天文系的课堂上听老师讲解天体力学。那是天体在引力作用下无休止的复杂运动，广义相对论在其中扮演着不可小觑的角色。随后，我收到导师发来的讨论邮件。在他的办公室里，我看到了即将发表的人类首张黑洞照片。小小的光影之间，是检验广义相对论的前沿阵地。

后来我读到一篇关于相对论致密天体的论文，其中引用莱昂纳德·科恩的歌词：“万物皆有裂隙，光芒得以进入。”我研究生涯的“裂隙时刻”，或多或少都和广义相对论的实验有关。而广义相对论本身也同样有裂隙，正因为这些裂隙存在，我们才得以看到一个接一个实验透露的光芒。

在我现在工作的天体物理领域，广义相对论几乎无孔不入。那些星系的炽热心脏——活动星系核——表现出的许多特征，都需要依赖广义相对论解释。遥远宇宙的空间膨胀，也可用广义相对论推导出的公式描述。广义相对论不再是难以捕捉的鬼火，而是认识这个世界最基本的常识和底色。在这个如此依赖广义相对论的世界，了解一些真实世界语境下的广义相对论，也变得越来越必要。

这就是为什么我在翻译的过程中越来越欣赏这本书。它不用那种故作夸张的语气鼓吹广义相对论中那些抽象的概念，反而尽量将其平实道来，如同描摹邻家院落的瓜果蔬菜。更为关键的是，书中还指出这些设想的要害在何处，以及我们该如何去分辨。这就是实验——理论与现实关联的地方。

事实上，广义相对论充满了异议。科学家也常常在工作中犯错，在职场上挣扎，与不同身份的人痛苦地打着交道。在检验伟大的理论之时，有时候相当接地气：在飞过我家乡上空的飞机，也许正搭载着测量引力红移的钟表。或者一个简单的实心大铜球或者粗铝柱，就能与时空的起伏共舞。

尤为难得的是，本书包含了众多实验案例和技术细节。有趣的理论预言，也许学过这门理论的人都有所耳闻，但要准确而简练地点明一项实验的亮点，非得是亲身参与过的内行人不可，这从本书致谢中那些鼎鼎大名就可见一斑。书中讨论的技术也非常前沿，横跨若干不同领域。纵观全书，几乎可一览人类最尖端的技术成就，包括甚长基线干涉、无拖拽控制、脉冲星时间序列，它们在业内声名卓著，在外界却少被人知晓。受益于出版时间，实验进展较为新时，读者几乎能够感受到那种激动：我们正处在伟大发现的前沿。

少年时代的经历让我知道，一本能让人读懂的科普书是多么重要。本书中的科学内容不算简单，需要许多耐心才能完全理解。为了通俗起见，我在翻译过程中添加了若干译注，有些是对概念的解释，有些是对上下文逻辑推演的补足，还有的是对现状的更新。希望这些注解可以缓解科学的枯燥，为读者留下相对轻松和深入的阅读体验。书中涉及许多新概念、新项目，我在本书中为它们命名的同时，也向全国科学技术名词审定委员会建议了数十个新的标准译名。

最后，感谢我的编辑杨波，容忍我在这份翻译处女作上追求完美的拖延和重复修改，并在编辑过程中付出了大量辛劳。还要感谢我的父母，尽管他们一直在文科领域耕耘，却始终支持我的科学探索，并在本书翻译期间给予我坚实的支持。

愿我们都能在生活中找到一丝裂隙，透入广义相对论的这一缕虹彩。

刘丰源

2023年春于北京奥运村