科学家周二宣布，人类创造过的最安静的环境存在于距地球约 150 万公里的地方。
在那里，在欧洲航天局名为 LISA Pathfinder 的航天器内部的屏蔽下，两个 4.6 厘米的金铂立方体已达到近乎完美的静止状态，几乎只受到纯粹的重力作用，围绕太阳运行。所有其他可能导致立方体移动的影响——碰撞的分子、撞击的宇宙射线和摇摆不定的电磁场——只会产生大约相当于握在手中的单个病毒重量的合力。《物理评论快报》详细介绍了这一壮举，这是研究被称为引力波的宇宙涟漪征程中的一个重要里程碑，并为深空中的未来引力波天文台铺平了道路。
引力波最早由爱因斯坦在一个多世纪前作为其广义相对论的一部分预测，它是由宇宙中一些最剧烈的事件产生的——爆发的太阳、快速旋转的中子星和碰撞的黑洞。然而，这些波非常难以观测，因为它们通常表现为亚原子大小的振荡，遍布时空的大片区域，即存在本身的结构。为了观测到它们，科学家通常使用激光精确测量两个“测试质量”之间的距离，这些测试质量会随着引力波的通过而微妙地伸展和挤压。科学家们直到去年九月才首次直接观测到引力波，当时来自超过十亿光年之外的两个中等大小黑洞合并产生的一些引力波穿过了地面高级激光干涉仪引力波天文台 (LIGO) 的双探测器。来自遥远合并的每个涟漪都在 LIGO 千米级探测器内产生了瞬间位移——小于质子的半径——使得这次探测有点像用字面上的发丝般的精度测量到半人马座阿尔法星 4.5 光年的距离。
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LISA Pathfinder 于 2015 年 12 月发射，是研究人员希望使用假想的“激光干涉仪空间天线”（因此得名 LISA）进行更雄心勃勃的测量的概念验证，欧空局正在考虑在 2030 年代开发和发射该天线。LISA 将在可观测宇宙中寻找超大质量黑洞合并产生的引力波，以前所未有的程度测试广义相对论，并加深我们对宇宙时间中星系演化的理解。由于这些波是由更大、能量更高的物体产生的，因此它们的波长比 LIGO 研究的任何波都长得多，这意味着它们会在数小时而不是毫秒内，在测试质量的位置上产生亚原子级的调整——这些调整在地球引力场的嘈杂深处是无法测量的。为了达到测量这些波所需的长时间尺度和极端稳定性，LISA 将使用激光连接的测试质量星座，分布在数百万公里的空旷空间中。作为这项史诗般努力的准备，Pathfinder 任务的目标是稳定和测量仅在测试质量——金铂立方体（仅相隔 38 厘米）之间的距离。
欧空局 LISA Pathfinder 项目科学家 Paul McNamara 说：“我们采用了未来探测器提出的数百万公里长度，并将它们缩小到不到 40 厘米，这样我们就可以测试和理解所有可能扰乱测试质量并掩盖这些引力波的影响。”“我们现在真正为类似 LISA 的任务打开了大门。我们所需的技术不再是黑魔法；它是现实。” 立方体的测量稳定性比 LISA Pathfinder 任务的保守预测好五倍以上，并且仅比全尺寸 LISA 任务的最严格稳定性阈值低约 25%。
高级 LIGO 项目执行主任 David Reitz 在一份声明中称，LISA Pathfinder 的成功是“精密测量领域的杰作”，它将把引力波的研究推向新的高度。“这些结果对未来的 LISA 任务来说是个极好的预兆，”Reitz 写道。该航天器的实验表明，“LISA 测量测试质量位移所需的精度已完全掌握，为引力波探测器的下一个时代奠定了基础。”
LISA Pathfinder“技术包”负责人、物理学教授 Stefano Vitale 表示，该实验极端稳定的秘诀在于其“不干预”方法。Vitale 说，金铂立方体“与任何东西都没有机械接触；它们周围都是空旷的”。“根本的诀窍在于，我们不是推动这些测试质量来跟随航天器的运动，而是推动航天器。” 排列在航天器绝缘内腔内的电极检测自由漂浮立方体的位置，偶尔会触发微型推进器的轻柔点火，以使其远离 LISA Pathfinder 的壁。这些操作非常精细。一千个微型推进器几乎无法移动地球上的一张纸，但这艘半吨重的航天器只携带了六个。立方体通过紫外线脉冲进一步稳定，紫外线脉冲可以中和宇宙射线撞击产生的极小电荷。
McNamara 说，现在对立方体运动的最大扰动是航天器内腔中仍然存在的稀薄大气，其压力仅为地球表面空气压力的十亿分之一。LISA Pathfinder 团队目前正在尽可能多地将残留分子从测试腔中抽出，以进一步提高实验的稳定性。McNamara 说：“我们现在受到气体分子撞击表面产生的随机运动噪声的限制，”——这种现象被称为布朗运动，爱因斯坦在 1905 年用它来最终证明普通物质是由原子构成的。“换句话说，当我们试图证明爱因斯坦在广义相对论上是正确的时候，他的另一个预言——布朗噪声——现在已经成为我们的限制！”