近日，《新科學家》雜志官網(wǎng)率先發(fā)布獨家報道稱，全球首次探測到引力波的美國激光干涉引力波天文臺（LIGO），可能探測到另一種此前未被觀察到過的新型引力波，即距地球1.3億光年的長蛇座內(nèi)NGC4993星系的兩顆中子星合并產(chǎn)生的可見光信號，哈勃等多個望遠鏡可能已經(jīng)“捕捉”到這一事件。 

　　 

　　中子星合并模擬圖，白色代表磁力線（圖片來自《自然》雜志官網(wǎng)） 

　　對于“波”，我們并不陌生，生活中時常會聽到無線電波、電磁波、聲波、光波等等，引力波也是波的一種，那么引力波又是什么呢？ 

　　  

　　天外飄來引力波 

　　既然稱之為引力波，它必然與引力有關(guān)。所以，在更深一步了解引力波之前，我們需要了解一下人類對于引力的認識過程。 

　　17世紀末的物理學家牛頓看到了下落的蘋果，意識物體之間普遍存在的一種力，稱之為“引力”，并且將其數(shù)學化，這就是我們熟知的萬有引力。 

　　萬有引力認識的精髓是物體質(zhì)量的存在導致了引力，這在牛頓之后的兩百多年里被認為是宇宙間的絕對真理。 

　　 

　　牛頓與萬有引力（圖片來自網(wǎng)絡） 

　　直到1905年狹義相對論發(fā)表，再到1915年廣義相對論的發(fā)表，愛因斯坦提出了一種完全不同的對于引力的看法，引力是因為質(zhì)量對于時空造成了變形所導致，而非質(zhì)量之間的吸引。 

　　 

　　愛因斯坦與廣義相對論（圖片來自網(wǎng)絡） 

　　這就意味著，我們時空可被當做一種可以變形的介質(zhì)來認識。所以引力波，簡單來說，就是時空自身的波動。相比較我們熟知的無線電波（或者電磁波），它僅僅是在時空之中傳播的，時空是它的媒介。 

　　  

　　引力波探測：幾十年上下求索 

　　自從廣義相對論預言引力波之后不久，人們便開始追尋引力波。到今天，已經(jīng)度過了幾十個春秋。發(fā)現(xiàn)引力波有什么意義呢？ 

　　首先，引力波探測證實了愛因斯坦以及合作者的預言，再一次驗證了廣義相對論。 

　　其次，就像電磁波和放射性現(xiàn)象一樣，引力波是人類了解這個宇宙的新窗口。引力波的發(fā)現(xiàn)標志著人類進入了一個新的時代，開創(chuàng)了人類了解世界的新方式。（1887年赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波時，誰能想象130年后，電磁波已經(jīng)走進每個家庭。1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射線的時候，誰能想到現(xiàn)在每一家醫(yī)院都能留下核物理的足跡。） 

　　 

　　宇宙（圖片來自網(wǎng)絡） 

　　再次，引力波可以提供宇宙發(fā)展演化的信息，有助于我們進一步了解宇宙（諸位還記得2014年BICEP衛(wèi)星宣稱發(fā)現(xiàn)了原初引力波嗎？后來確定是來源于星際塵埃的干擾。原初引力波可以反映宇宙早期的性質(zhì)）。 

　　  

　　引力波為黑洞做名片 

　　在引力的世界中，我們的宇宙通常是平靜的。可是在北京時間2015年9月14日17點50分45秒，地球上的LIGO探測器卻探測到了來自于宇宙深處距離地球13億光年之外的一場引力風暴，來自于一個雙黑洞系統(tǒng)的合并，以它的探測日期命名為 GW150914。 

　　引力波第一次直接真正地驗證了黑洞的存在。因為合并之時和之后，引力波的產(chǎn)生是黑洞視界面變化的效果，所以這直接驗證了黑洞在宇宙當中的存在。 

　　 

　　目前探測到的黑洞分布（圖片來自美國astronomy雜志2014年10月期） 

　　盡管引力波的探測和數(shù)據(jù)處理是非常的復雜，但是一旦引力波信號被合理的提取之后，通過一次的引力波探測，我們就可以知道有關(guān)黑洞的所有信息，質(zhì)量和自旋。從這個意義上來講，引力波將極大的加速我們對于黑洞的研究和認識。 

　　  

　　為一窺宇宙初生 

　　毫無疑問，引力波是對廣義相對論的一個最直接的驗證。引力波以光速傳播，它與物質(zhì)的相互作用非常非常的弱，所以引力波可以給我們提供宇宙幾乎無阻擋的圖景，而這個幾乎是無法利用我們熟知的電磁波來達到的。 

　　 

　　引力波音頻（圖片來自LIGO新聞發(fā)布會直播截圖） 

　　就如同一個天生的聾啞人，一直在聽別人說聲音的存在，突然有一天聽力恢復了。引力波是一種方式，是一種看待世界的方式。歷史的發(fā)現(xiàn)軌跡告訴我們，每一扇新的窗口被打開，都會有令人稱奇的發(fā)現(xiàn)。 

　　雖然LIGO的探測能力還是有限，一旦這個引力波的世界被撬開了一道小的裂縫，讓我們看到了春天的種子，相信碩果累累的引力波豐收季節(jié)也不會太遠。 

引力波探測幾十年上下求索

圖文簡介

近日，《新科學家》雜志官網(wǎng)率先發(fā)布獨家報道稱，全球首次探測到引力波的美國激光干涉引力波天文臺（LIGO），可能探測到另一種此前未被觀察到過的新型引力波，即距地球1.3億光年的長蛇座內(nèi)NGC4993星系的兩顆中子星合并產(chǎn)生的可見光信號，哈勃等多個望遠鏡可能已經(jīng)“捕捉”到這一事件。