摘要：引力波是由黑洞或中子星等大质量天体的运动引起的时空结构扭曲。1915 年，阿尔伯特·爱因斯坦 （Albert Einstein） 的广义相对论首次预言了它们，一个世纪后的 2015 年，它们首次被直接检测到。从那时起，这些波就成为天文学家探索宇宙中一些最猛烈、

科学家们对两个黑洞彼此紧密飞过时所引起的难以捉摸的时空扰动做出了迄今为止最准确的预测。

周三（5 月 14 日）发表在《自然》杂志上的新发现表明，理论物理学中的抽象数学概念在模拟时空涟漪方面具有实际用途，为更精确的模型解释观测数据铺平了道路。

引力波是由黑洞或中子星等大质量天体的运动引起的时空结构扭曲。1915 年，阿尔伯特·爱因斯坦 （Albert Einstein） 的广义相对论首次预言了它们，一个世纪后的 2015 年，它们首次被直接检测到。从那时起，这些波就成为天文学家探索宇宙中一些最猛烈、最神秘的事件的强大观测工具。

为了理解 LIGO（激光干涉引力波天文台）和 Virgo 等敏感探测器接收到的信号，科学家们需要极其精确的模型来描述这些波的预期外观，这在精神上类似于预测太空天气。到目前为止，研究人员一直依靠强大的超级计算机来模拟黑洞相互作用，这需要逐步完善黑洞轨迹，这个过程有效但速度缓慢且计算成本高昂。

现在，由柏林洪堡大学的 Mathias Driesse 领导的一个团队采取了不同的方法。研究人员没有研究合并，而是专注于“散射事件”——两个黑洞在相互引力下彼此靠近旋转，然后继续沿着不同的路径前进而不合并。当黑洞彼此加速时，这些相遇会产生强烈的引力波信号。

为了精确地模拟这些事件，该团队转向了量子场论，这是物理学的一个分支，通常用于描述基本粒子之间的相互作用。从简单的近似和系统地分层复杂性开始，研究人员计算了黑洞飞越的关键结果：它们被偏转了多少，有多少能量以引力波的形式辐射出来，以及这些庞然大物在相互作用后坐力了多少。

他们的工作融合了五个复杂度级别，达到了物理学家所说的后闵可夫斯基阶第五阶——这是在模拟这些相互作用时所达到的最高精度级别。

可视化显示了两个黑洞相互飞过时发射的引力波所携带的能量。科学家们使用称为 Calabi-Yau 周期的高级数学函数以前所未有的精度计算出这种能量，为更精确的引力波模型铺平了道路。（图片来源：Mathias Driesse/Humboldt Universtität zu Berlin）

来源：当代生命哲学家一点号