为什么发现引力波如此重要？

什么是引力波？

引力波是时空组织中的微小波动。想象一下，宇宙就像一张蹦床。如果我们向宇宙扔一根羽毛，什么也不会发生。但是如果我们扔进一个篮球，这个组织会在重量的作用下弯曲变形，篮球越大，变形越大。根据爱因斯坦的广义相对论，空间和时间会因为物质的存在而弯曲。然而，这种波动和变形不会永远停留在物体附近，而是可能向外扩散到整个宇宙，就像地震产生的地震波一样。这是引力波。与地震波不同，引力波可以以光速穿越太空。

为什么发现引力波如此重要？

100年前，爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在，但同时认为引力波本身非常弱，所以几乎不可能找到它们。从那以后，全世界的科学家都在试图与引力波进行一次“意想不到的相遇”。引力波的发现有助于探测宇宙中的爆炸事件，如黑洞融合、中子星事件、超新星爆炸，甚至导致138亿年前宇宙诞生的大爆炸。此外，引力波的出现可能将天文学推向一个新时代。它携带着与光和电磁辐射不同的遥远天体的信息。

是什么引起了引力波？

引力波是由运动的物质产生的。然而，重力是四种基本相互作用中最弱的，所以它的波动极其微弱。物理学家认为振幅小到质子直径的千分之一。如此小的力的波动只能由高速运动的巨大系统触发，例如两个黑洞即将在轨道上合并成一个。由于这样一个系统非常罕见，而且它离我们的距离是以光年计算的，所以对引力波的研究一直是针对宇宙深处最强大的天体系统所产生的微小效应。

LIGO是如何发现引力波的？

激光干涉仪引力波天文台由两个双探测器组成，分别位于路易斯安那州的利文斯顿和华盛顿的汉福德。他们的任务是收集通过引力波传递到地球的微小时空运动。每个探测器都有一个4公里长的L形测量臂。如果引力波通过探测系统，它通过激光束的距离会有微小的变化。如果LIGO发现了这种差异，这表明引力波已经被探测到。

有了两个双设备，LIGO可以最大限度地消除地面干扰，如交通或地震干扰。引力波探测器遍布世界各地，包括意大利的“高级处女座”引力波探测器、德国的地球同步轨道引力波探测器和日本的TAMA引力波探测器。

你以前没发现吗？

2014年3月，哈佛-史密森纳天体物理中心的物理学家宣布，他们首次探测到了来自大爆炸的引力波。这一发现被认为是21世纪的一大发现。如果得到证实，它几乎肯定会赢得下一届诺贝尔物理学奖。然而，对这一发现的怀疑和否认很快就出现了。研究人员在分析了欧洲航天局的普朗克探测器和位于南极洲的BICEP2望远镜的数据后，确认没有确凿的证据支持这一发现。物理学家将引力波与星际尘埃混为一谈，星际尘埃会在银河系中产生类似的效应。