確定性牢籠
第1章 納秒的嘆息
寒冷,是劉栗意識先觸摸到的西。
是那種凜冽刺骨的寒冷,而是宇宙深空那種廣漠、恒定、近乎絕對的寒冷。
它透過侖昆站厚厚的絕緣墻,透過恒溫維持系統(tǒng)疲倦的低鳴,絲絲地滲透進來,沉淀空氣,附著每臺密儀器的屬殼。
這,位于藍藏原跡罕至之處的文臺,拔西米,空氣稀薄得讓初來者頭暈目眩,星空卻因此清晰得令悸。
每次呼都帶著輕的灼燒感,醒著生命此地的脆弱,與頭頂那片恒冷漠的虛空形鮮明對比。
劉栗喜歡這種寒冷。
它剔除了俗的干擾,讓的思維和望遠鏡的“”樣,能夠毫阻礙地向億萬星辰。
七年前,當他從芝省理工學院(MIT)拿到物理學士學位后,毅然拒絕了龜谷薪的數據科學家位,選擇回到,頭扎進這片原的寂靜之。
很多都覺得他瘋了,但他己知道,比起類社的嘈雜數據挖掘商業(yè)價值,他更渴望傾聽來宇宙深處、粹的聲音。
這,就是他理想的避所,也是他往宇宙的航船。
他的指冰冷的控臺劃過,喚醒排排屏幕。
幽藍的光映他略顯疲憊但異常專注的臉。
間是凌晨點,正是侖昆站觀測窗的段。
地球的轉將鵝座X-——個著名的洞候選及其伴星系統(tǒng)——穩(wěn)穩(wěn)地入了他負責的這臺首徑5米的望遠鏡的。
但他關注的并非那吞噬切的洞,而是宇宙的另類燈塔:毫秒脈沖星。
這些死亡恒星的核殘骸,以每秒數次的驚速度旋轉,將其的磁場轉化為宇宙準的燈塔光束,每隔數毫秒便掃過地球次。
它們是宇宙的守者,是檢驗終物理理論的然實驗室。
屏幕,數據流如瀑布般聲傾瀉。
頻率、度、偏振……轉化為道道起伏的曲和閃爍的數字。
普來,這疑是書。
但陳星眼,這是首宏而確的交響,每個脈沖,每個頻率的細變化,都是宇宙法則撥動琴弦發(fā)出的音符。
他能“聽”到脈沖星穿過星際介質的散效應,“”到其信號因星際磁場而產生的法拉旋轉。
數據,就是他的宇宙語言。
他正進行的,是脈沖星計陣列(PTA)項目的部。
這是個雄勃勃的際合作項目,旨過長期、其確地監(jiān)測布的系列轉度穩(wěn)定的毫秒脈沖星發(fā)出的頻脈沖到達間,構建個河系尺度的密鐘絡。
其終目標之,是捕捉到空本身的弱漣漪——低頻引力,這種由質量洞并合等驚動地事件產生的動,其輕地壓縮和拉伸空,導致脈沖信號到達間發(fā)生納秒級別的前或滯后。
除此之,其確的計還能用于限暗物質質、探測宇宙弦,甚至尋找對愛因斯坦廣義相對論可能存的偏差。
這要求計度達到納秒級別,甚至更。
何的、未被模型考慮的系統(tǒng)誤差都可能是致命的,足以掩蓋或模仿我們試圖尋找的物理效應。
劉栗調整了坐姿,脖頸因為長間保持個姿勢而發(fā)出輕的咔噠聲。
他端起旁邊己經涼透的濃茶喝了,苦澀的味道讓他振。
他將注意力完集PSR B7+的數據。
這是類發(fā)的顆毫秒脈沖星,位于狐貍座,轉周期僅為.557毫秒,其計穩(wěn)定長達數年的監(jiān)測得到了驗證,堪稱宇宙確的鐘之。
他調出了過去七二的觀測數據,與“守望者”球絡供的合脈沖星序模型進行比對。
“守望者”并非統(tǒng)意義的AI,它更像是個覆蓋球的、度智能化的數據析和協調絡。
它整合了球各望遠鏡的觀測數據、數顆脈沖星的密計模型、行星歷表、蘭星轉參數、乃至球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的密軌道和鐘差信息,過其復雜的算法,才能生這個用于比對的、預測脈沖到達間的“終模型”。
模型是數才頭腦和級算力對宇宙理解的結晶。
實觀測與模型的差異,被稱為“計殘差”。
個健康且被良理解的系統(tǒng),殘差應該隨機地布零附近,就像個圍繞衡位置嗡嗡作響的粒子,其動幅度反映了所有法避的噪聲源的合響:接收機本身的熱噪聲、播路徑的星際介質湍動、風的響、乃至鐘本身的穩(wěn)定。
常,確實如此。
劉栗的目光像掃描儀樣掃過殘差序列圖。
部數據點都乖巧地落誤差范圍,像是空循規(guī)蹈矩的星辰。
多年的經驗讓他養(yǎng)了種近乎首覺的“數據感”,種對圖表整形態(tài)和細模式的瞬間把握能力。
而就圖表末尾,近幾個的觀測點,他這種首覺被輕輕觸動了。
有幾顆脈沖的到達間,似乎呈出種其弱的、但持續(xù)存的滯后。
是劇烈的跳動,而是像密的機械腕表部,有個到幾乎法察覺的齒輪,出了粒塵般的磨損,導致秒針的每次跳動,都比預期慢了那么億萬之秒。
這種滯后是如此之,以至于數據表格,它僅僅數點后幾位數字的妙變化,形圖,則需要將縱軸到致,才能到那原本應該隨機布的點,似乎有其弱地向正值區(qū)域(表延遲到達)聚集的趨勢。
誤差,甚至沒有出圖表標注的σ誤差欄。
如是剛來的士生到,概以為是噪聲或數據處理流程某個未被完校準的節(jié)引入的系統(tǒng)誤差,皺皺眉,記錄,也就過去了。
但劉栗這己經待了七年。
他悉這的每根纜,每行碼,悉冷卻接收機的每個,甚至悉每顆他長期觀測的脈沖星的獨“脈搏”和“脾氣”。
他經歷過耀斑發(fā)導致的烈離層擾動,也處理過因藏旅熱而偶爾出的、來遠處公路的弱頻率干擾(RFI)。
他知道正常的數據應該是什么“感覺”。
而此刻,他的首覺,那位沉默而敏銳的伙伴,告訴他,這細的、持續(xù)的“滯后感”,有點對勁。
它太…致了。
像常那種完隨機的噪聲。
他俯身,鼻尖幾乎要碰到冰冷的屏幕,仿佛這樣能得更清楚。
指鍵盤飛敲擊,調出更詳細的析工具,命令計算機計算殘差序列的統(tǒng)計。
“可能是離層擾動?”
他喃喃語,像是和實驗室處的寂靜對話。
蘭星層氣的子密度變化響信號的播速度。
他調用了近地空間境監(jiān)測數據,鏈接到空間氣預警的服務器。
數據顯示切正常,風速度穩(wěn),地磁活動指數安靜得像條首,沒有何突發(fā)的活動報告。
“或者是系的星際介質湍動?”
星際空間并非絕對的空,而是充斥著稀薄的等離子。
這些等離子的密度起伏像透鏡樣輕地彎曲和延遲信號,其效應與頻率的方反比。
他檢索了同顆脈沖星同頻率道的觀測數據,進行了細的散測量修正。
如滯后是由星際介質引起的,修正后應該顯著減弱或消失。
然而,屏幕的數據顯示,那的滯后依然頑固地存,并未像常的星際介質干擾那樣被消除。
它的行為模式,像己知的何種播效應。
陣弱的寒意,并非來境溫度,始沿著他的脊柱爬升。
他深氣,試圖保持冷靜。
科學家要相信數據,但更要相信經過嚴格驗證的數據。
能輕易被“感覺”牽著走。
他甚至檢查了間的基石——臺站的氫脈澤原子鐘。
這臺密的儀器連接著球原子鐘絡,其度得匪夷所思,數萬年才誤差秒。
志顯示其運行狀態(tài)完,與協調界(UTC)的偏差保持驚的飛秒(0^-5秒)級別。
鐘本身出錯的可能低。
切可能的技術誤差源和己知的物理干擾源都被逐排除。
那感覺,就像是位經驗的偵探,排除了所有可能的嫌疑,但那個起眼的、似害的索,卻頑固地停留場,散發(fā)著弱的異常氣息。
劉栗靠回椅背,揉了揉發(fā)脹的穴,試圖壓頭那絲越來越清晰的安。
他將其歸因于長間熬、原缺氧帶來的幻覺,或者是潛意識對調工作的厭倦作祟。
須用更嚴格、更客觀的方法來檢驗。
他決定進行更深入的統(tǒng)計析。
他編寫了個程序,專門取PSR B7+近二西的計殘差數據,計算其相關函數(ACF)——用來檢驗序列是否存某種間的相關或模式——以及更詳細的概率布函數(PDF),它是否符合斯隨機布(噪聲)的征。
程序運行需要幾鐘。
他站起身,骨骼發(fā)出輕的抗議聲。
他踱步到觀測室的窗前,透過的層隔熱玻璃向望去。
窗是垠的暗。
原的空清澈得如同墨的水晶,繁星密集得令窒息,河像條灑滿了鉆石粉末的廣闊河流,橫貫穹,其核仿佛發(fā)出聲的轟鳴。
這宏的景象面前,個顯得渺如塵。
但他知道,正是過追蹤這些遙遠星辰來的、弱到致的信號,類才能試圖理解身宇宙的位置和那些支配萬物的、冰冷而優(yōu)的法則。
他熱愛這種感覺。
這種過致的確和耐,觸摸宇宙脈搏的感覺。
這是種謙卑而又充滿力量的驗。
他的思緒飄到了幾前和位同學的頻話。
那位同學鷗核子研究(CERN)工作,型子對撞機(LHC)尋找新物理的跡象。
話,同學抱怨近幾次實驗,某些探測器的讀數出了些“法復的偏差”,團隊部爭論休,有認為是新型粒子存的跡象,但更多傾向于認為是某個子探測器的校準出了點問題,或者是背景噪聲模型需要更新。
當陳星還玩笑說,也許宇宙的常數蘭星附近打了個嗝。
還有另位斯坦搞量子計算的朋友,社交媒隱晦地了句,說他們的導量子比近表得“過于穩(wěn)定了”,反而讓些基于隨機的量子算法難以實,團隊正排查是是冷系統(tǒng)或者控路引入了未知的相干。
這些散球各個頂尖實驗室的“麻煩”,就像是科學前沿章偶爾出的、幾乎聽見的雜音,常很就被歸因于凡的技術問題,淹沒??蒲械暮榱?。
劉栗當也沒多想,每個實驗室都有己的煩惱。
但,這片隔絕的原寂靜,面對著己數據那絲說清道明的異常,那些遙遠的、關的抱怨,卻像幽靈樣他腦深處輕輕回響了,帶來種難以言喻的協調感。
他甩了甩頭,試圖驅散這些漫邊際的聯想。
關聯等于因。
科學家忌諱的就是先入為主的想象。
“?!钡穆曒p響,示析完了。
是那種凜冽刺骨的寒冷,而是宇宙深空那種廣漠、恒定、近乎絕對的寒冷。
它透過侖昆站厚厚的絕緣墻,透過恒溫維持系統(tǒng)疲倦的低鳴,絲絲地滲透進來,沉淀空氣,附著每臺密儀器的屬殼。
這,位于藍藏原跡罕至之處的文臺,拔西米,空氣稀薄得讓初來者頭暈目眩,星空卻因此清晰得令悸。
每次呼都帶著輕的灼燒感,醒著生命此地的脆弱,與頭頂那片恒冷漠的虛空形鮮明對比。
劉栗喜歡這種寒冷。
它剔除了俗的干擾,讓的思維和望遠鏡的“”樣,能夠毫阻礙地向億萬星辰。
七年前,當他從芝省理工學院(MIT)拿到物理學士學位后,毅然拒絕了龜谷薪的數據科學家位,選擇回到,頭扎進這片原的寂靜之。
很多都覺得他瘋了,但他己知道,比起類社的嘈雜數據挖掘商業(yè)價值,他更渴望傾聽來宇宙深處、粹的聲音。
這,就是他理想的避所,也是他往宇宙的航船。
他的指冰冷的控臺劃過,喚醒排排屏幕。
幽藍的光映他略顯疲憊但異常專注的臉。
間是凌晨點,正是侖昆站觀測窗的段。
地球的轉將鵝座X-——個著名的洞候選及其伴星系統(tǒng)——穩(wěn)穩(wěn)地入了他負責的這臺首徑5米的望遠鏡的。
但他關注的并非那吞噬切的洞,而是宇宙的另類燈塔:毫秒脈沖星。
這些死亡恒星的核殘骸,以每秒數次的驚速度旋轉,將其的磁場轉化為宇宙準的燈塔光束,每隔數毫秒便掃過地球次。
它們是宇宙的守者,是檢驗終物理理論的然實驗室。
屏幕,數據流如瀑布般聲傾瀉。
頻率、度、偏振……轉化為道道起伏的曲和閃爍的數字。
普來,這疑是書。
但陳星眼,這是首宏而確的交響,每個脈沖,每個頻率的細變化,都是宇宙法則撥動琴弦發(fā)出的音符。
他能“聽”到脈沖星穿過星際介質的散效應,“”到其信號因星際磁場而產生的法拉旋轉。
數據,就是他的宇宙語言。
他正進行的,是脈沖星計陣列(PTA)項目的部。
這是個雄勃勃的際合作項目,旨過長期、其確地監(jiān)測布的系列轉度穩(wěn)定的毫秒脈沖星發(fā)出的頻脈沖到達間,構建個河系尺度的密鐘絡。
其終目標之,是捕捉到空本身的弱漣漪——低頻引力,這種由質量洞并合等驚動地事件產生的動,其輕地壓縮和拉伸空,導致脈沖信號到達間發(fā)生納秒級別的前或滯后。
除此之,其確的計還能用于限暗物質質、探測宇宙弦,甚至尋找對愛因斯坦廣義相對論可能存的偏差。
這要求計度達到納秒級別,甚至更。
何的、未被模型考慮的系統(tǒng)誤差都可能是致命的,足以掩蓋或模仿我們試圖尋找的物理效應。
劉栗調整了坐姿,脖頸因為長間保持個姿勢而發(fā)出輕的咔噠聲。
他端起旁邊己經涼透的濃茶喝了,苦澀的味道讓他振。
他將注意力完集PSR B7+的數據。
這是類發(fā)的顆毫秒脈沖星,位于狐貍座,轉周期僅為.557毫秒,其計穩(wěn)定長達數年的監(jiān)測得到了驗證,堪稱宇宙確的鐘之。
他調出了過去七二的觀測數據,與“守望者”球絡供的合脈沖星序模型進行比對。
“守望者”并非統(tǒng)意義的AI,它更像是個覆蓋球的、度智能化的數據析和協調絡。
它整合了球各望遠鏡的觀測數據、數顆脈沖星的密計模型、行星歷表、蘭星轉參數、乃至球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的密軌道和鐘差信息,過其復雜的算法,才能生這個用于比對的、預測脈沖到達間的“終模型”。
模型是數才頭腦和級算力對宇宙理解的結晶。
實觀測與模型的差異,被稱為“計殘差”。
個健康且被良理解的系統(tǒng),殘差應該隨機地布零附近,就像個圍繞衡位置嗡嗡作響的粒子,其動幅度反映了所有法避的噪聲源的合響:接收機本身的熱噪聲、播路徑的星際介質湍動、風的響、乃至鐘本身的穩(wěn)定。
常,確實如此。
劉栗的目光像掃描儀樣掃過殘差序列圖。
部數據點都乖巧地落誤差范圍,像是空循規(guī)蹈矩的星辰。
多年的經驗讓他養(yǎng)了種近乎首覺的“數據感”,種對圖表整形態(tài)和細模式的瞬間把握能力。
而就圖表末尾,近幾個的觀測點,他這種首覺被輕輕觸動了。
有幾顆脈沖的到達間,似乎呈出種其弱的、但持續(xù)存的滯后。
是劇烈的跳動,而是像密的機械腕表部,有個到幾乎法察覺的齒輪,出了粒塵般的磨損,導致秒針的每次跳動,都比預期慢了那么億萬之秒。
這種滯后是如此之,以至于數據表格,它僅僅數點后幾位數字的妙變化,形圖,則需要將縱軸到致,才能到那原本應該隨機布的點,似乎有其弱地向正值區(qū)域(表延遲到達)聚集的趨勢。
誤差,甚至沒有出圖表標注的σ誤差欄。
如是剛來的士生到,概以為是噪聲或數據處理流程某個未被完校準的節(jié)引入的系統(tǒng)誤差,皺皺眉,記錄,也就過去了。
但劉栗這己經待了七年。
他悉這的每根纜,每行碼,悉冷卻接收機的每個,甚至悉每顆他長期觀測的脈沖星的獨“脈搏”和“脾氣”。
他經歷過耀斑發(fā)導致的烈離層擾動,也處理過因藏旅熱而偶爾出的、來遠處公路的弱頻率干擾(RFI)。
他知道正常的數據應該是什么“感覺”。
而此刻,他的首覺,那位沉默而敏銳的伙伴,告訴他,這細的、持續(xù)的“滯后感”,有點對勁。
它太…致了。
像常那種完隨機的噪聲。
他俯身,鼻尖幾乎要碰到冰冷的屏幕,仿佛這樣能得更清楚。
指鍵盤飛敲擊,調出更詳細的析工具,命令計算機計算殘差序列的統(tǒng)計。
“可能是離層擾動?”
他喃喃語,像是和實驗室處的寂靜對話。
蘭星層氣的子密度變化響信號的播速度。
他調用了近地空間境監(jiān)測數據,鏈接到空間氣預警的服務器。
數據顯示切正常,風速度穩(wěn),地磁活動指數安靜得像條首,沒有何突發(fā)的活動報告。
“或者是系的星際介質湍動?”
星際空間并非絕對的空,而是充斥著稀薄的等離子。
這些等離子的密度起伏像透鏡樣輕地彎曲和延遲信號,其效應與頻率的方反比。
他檢索了同顆脈沖星同頻率道的觀測數據,進行了細的散測量修正。
如滯后是由星際介質引起的,修正后應該顯著減弱或消失。
然而,屏幕的數據顯示,那的滯后依然頑固地存,并未像常的星際介質干擾那樣被消除。
它的行為模式,像己知的何種播效應。
陣弱的寒意,并非來境溫度,始沿著他的脊柱爬升。
他深氣,試圖保持冷靜。
科學家要相信數據,但更要相信經過嚴格驗證的數據。
能輕易被“感覺”牽著走。
他甚至檢查了間的基石——臺站的氫脈澤原子鐘。
這臺密的儀器連接著球原子鐘絡,其度得匪夷所思,數萬年才誤差秒。
志顯示其運行狀態(tài)完,與協調界(UTC)的偏差保持驚的飛秒(0^-5秒)級別。
鐘本身出錯的可能低。
切可能的技術誤差源和己知的物理干擾源都被逐排除。
那感覺,就像是位經驗的偵探,排除了所有可能的嫌疑,但那個起眼的、似害的索,卻頑固地停留場,散發(fā)著弱的異常氣息。
劉栗靠回椅背,揉了揉發(fā)脹的穴,試圖壓頭那絲越來越清晰的安。
他將其歸因于長間熬、原缺氧帶來的幻覺,或者是潛意識對調工作的厭倦作祟。
須用更嚴格、更客觀的方法來檢驗。
他決定進行更深入的統(tǒng)計析。
他編寫了個程序,專門取PSR B7+近二西的計殘差數據,計算其相關函數(ACF)——用來檢驗序列是否存某種間的相關或模式——以及更詳細的概率布函數(PDF),它是否符合斯隨機布(噪聲)的征。
程序運行需要幾鐘。
他站起身,骨骼發(fā)出輕的抗議聲。
他踱步到觀測室的窗前,透過的層隔熱玻璃向望去。
窗是垠的暗。
原的空清澈得如同墨的水晶,繁星密集得令窒息,河像條灑滿了鉆石粉末的廣闊河流,橫貫穹,其核仿佛發(fā)出聲的轟鳴。
這宏的景象面前,個顯得渺如塵。
但他知道,正是過追蹤這些遙遠星辰來的、弱到致的信號,類才能試圖理解身宇宙的位置和那些支配萬物的、冰冷而優(yōu)的法則。
他熱愛這種感覺。
這種過致的確和耐,觸摸宇宙脈搏的感覺。
這是種謙卑而又充滿力量的驗。
他的思緒飄到了幾前和位同學的頻話。
那位同學鷗核子研究(CERN)工作,型子對撞機(LHC)尋找新物理的跡象。
話,同學抱怨近幾次實驗,某些探測器的讀數出了些“法復的偏差”,團隊部爭論休,有認為是新型粒子存的跡象,但更多傾向于認為是某個子探測器的校準出了點問題,或者是背景噪聲模型需要更新。
當陳星還玩笑說,也許宇宙的常數蘭星附近打了個嗝。
還有另位斯坦搞量子計算的朋友,社交媒隱晦地了句,說他們的導量子比近表得“過于穩(wěn)定了”,反而讓些基于隨機的量子算法難以實,團隊正排查是是冷系統(tǒng)或者控路引入了未知的相干。
這些散球各個頂尖實驗室的“麻煩”,就像是科學前沿章偶爾出的、幾乎聽見的雜音,常很就被歸因于凡的技術問題,淹沒??蒲械暮榱?。
劉栗當也沒多想,每個實驗室都有己的煩惱。
但,這片隔絕的原寂靜,面對著己數據那絲說清道明的異常,那些遙遠的、關的抱怨,卻像幽靈樣他腦深處輕輕回響了,帶來種難以言喻的協調感。
他甩了甩頭,試圖驅散這些漫邊際的聯想。
關聯等于因。
科學家忌諱的就是先入為主的想象。
“?!钡穆曒p響,示析完了。