物理学引力波的发现是科学史上的重要一刻

物理学见证了一个历史性的时刻。北京时间2月11日23: 30，物理学家宣布首次直接探测到引力波。所谓的引力波是一种时空波，它以100年前爱因斯坦广义相对论所预言的光速传播，就像扔进水里的石头产生的涟漪一样。引力波被认为是宇宙中的“时空涟漪”。爱因斯坦预言引力波不能被探测到，因为即使是由天体碰撞形成的最强大的引力波到达地球时也会变得非常微弱。物理学家霍金也是黑洞的专家，他在接受英国广播公司采访时说，这是科学史上的一个重要时刻。

霍金说:“引力波提供了一种看待宇宙的新方式。发现它们的能力可能会彻底改变天文学。这是首次发现黑洞的二元系统，并观察到黑洞的融合。”他还说，“除了测试爱因斯坦的广义相对论，我们还可以通过宇宙历史看到黑洞，甚至是宇宙大爆炸早期的遗迹和它的一些最伟大的能量。”

这个新发现探测到的引力波是由两个13亿光年外的黑洞在合并的最后阶段产生的。这两个黑洞的初始质量分别相当于29个太阳和36个太阳的质量。合并后，它们组合成一个高速旋转的黑洞，质量相当于62个太阳。它有损耗的质量以强大的引力波的形式释放到空间。

去年9月，美国研究人员使用两个Ligo的双引力波探测器探测引力波。验证数据花了几个月的时间，并通过了审查程序，直到东部时间2月11日上午10: 30才宣布了这一重大科学发现。这标志着世界各地研究团队数十年努力的顶点。

外国媒体援引资助这项研究的美国国家科学基金会(NSF)主席法国·科尔多瓦的话说:“当伽利略第一次将望远镜对准恒星时，这一新发现将加深人类对宇宙的理解，并带来意想不到的发现。”引力波以光速传播，引力波引起的时空扭曲非常小。科尔多瓦说，人类将迎来一个新的天体物理学领域。

在过去的几十年里，人类从未停止寻找引力波。早在1974年，物理学家约瑟夫·泰勒和拉塞尔·豪斯就发现了编号为PSR B1913+16的脉冲星。他们发现脉冲星处于双星系统中，它的伴星也是中子星。根据广义相对论，双星系统将以引力波的形式失去能量。轨道周期将每年缩短76.5微秒，轨道的半长轴将每年缩短3.5米。据估计，合并将在大约3亿年后进行。

泰勒和霍尔斯的发现间接证明了引力波的存在，这为他们赢得了1993年诺贝尔物理学奖。

如果我们回到20世纪60年代，马里兰大学的物理学家韦伯发明了共振引力波探测器。探测器由一个直径1米、长度2米、质量约1000公斤的多层铝制圆筒组成，由细丝悬挂。当引力波通过圆柱体时，圆柱体产生共振，可以被安装在圆柱体周围的压电传感器探测到。韦伯曾经将同样的探测器同时放置在相距1000公里的两个地方。只记录了两个检测器同时检测到的信号。1968年，韦伯声称他已经探测到引力波，在科学界引起轰动，但后来重复的实验失败了。

直到1991年，麻省理工学院和加州理工学院在国家科学基金会的支持下，才开始联合建造Ligo。Ligo的主体是两条相互垂直的干涉臂，每条干涉臂的长度为4000米。在两臂的交叉处，从激光光源发出的光束被分成两部分，分别进入两个相互垂直并保持真空状态的中空圆柱体，然后被终端的镜面反射回它们的原始位置，在那里发生干涉。如果引力波通过，它们将导致时空变形。一个臂的长度稍长，另一个臂稍短，这将导致光程差发生变化，激光干涉条纹也相应发生变化。

Ligo最初于1999年完工，2002年开始运营。这次发现引力波的两个引力波探测器位于华盛顿的汉福德和路易斯安那州的利文斯顿，相距3000公里。只有当两个探测器同时探测到相同的信号时，它才可能是引力波。

电磁波只能让人类看到大爆炸后38万年的景象，而引力波可以让人类回到大爆炸的最初时刻。因此，引力波一直被视为人类了解宇宙的新窗口。引力波的发现必将导致天文学的一场革命。除了测试广义相对论，引力波还有助于证明其他版本的引力理论的正确性，如牛顿的“万有引力”。它还将推动重力量子化的研究，并最终将重力整合到其他三个基本的相互作用中，以实现爱因斯坦的伟大梦想。