扭曲空间中的引力波是什么？

面对无数次为他们创造奇迹的物理学家，广大的科学爱好者愿意分享他们的快乐，渴望理解他们的情感。那么，什么是引力波？为什么很难发现它？确认引力波的存在对我们人类有什么意义？

据说欧洲曾经有一群极端的动物保护组织，反对人们把金鱼养在圆形鱼缸里。他们的理由是圆形鱼缸里的鱼所看到的世界是一个扭曲的世界，而不是一个真实的世界。后来，一位物理学家指出，“你怎么知道你不是在一个更大的鱼缸里看世界？你怎么知道鱼缸里不会有一个“物理学家”，他能发现他生活的世界和现实世界的不同，从而纠正他所看到的世界？”

有趣的是，在1915年，爱因斯坦发表了一篇关于“引力理论”的文章，用几何语言描述了引力和质量之间的关系，并发现引力只是等同于空间张量坐标的扭曲。这种在数学上完全可行的理论推导，在现实物理中很难被人们理解。人们惊讶地发现，我们生活在一个扭曲的空间里，所有材料的质量是造成这种扭曲的原因。

如果广义相对论是正确的，质量的存在会扭曲空间，那么从理论上讲，质量的任何加速都会引起空间的震动。事实证明，我们的空间从来就不是一个坚硬而坚固的理想刚体。它就像水面，不时有波浪。太空深处的天体运动激起了太空中的波浪，并将它们传递给我们。这就是所谓的引力波。

观念的改变是困难的，人们很难说服自己，他们只是鱼缸里的一条鱼，他们眼中的世界是一个扭曲的世界。尽管数学推导无懈可击，但实验科学家最难说服。除非有充分和准确的实验证据，否则他们不相信任何书面推论。从那以后，几代实验物理学家开始寻找广义相对论的各种证据。水星的近日点进动、光线弯曲和光谱重力红移都在科学史上扮演了重要角色。然而，引力波的测量具有很高的精度要求，并且需要投入大量的人力和物力，而这是人类无法直接和准确检测到的。

根据理论计算，这个空间的膨胀比比短纤维丝的膨胀比短。然而，我们应该用什么样的尺子来测量这样小的距离变化呢？众所周知，任何物质本身的膨胀和收缩都远远大于这种空间抖动的规模。幸运的是，科学家发现了一种合适的尺子——激光。两束远在几公里之内的激光束在极小的距离移动时会发出干涉条纹，这是探测引力波的最佳标尺。

最后，正是有了这把尺子，科学家们花了一个世纪的努力，再次为人类理解物质世界找到了一个可信的实验基础。