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出品：科普中國(guó) 制作：黑洞來(lái)客團(tuán)隊(duì) 監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

一波又一波的引力波傳言終于在北京時(shí)間11日晚上的美國(guó)自然基金會(huì)的新聞發(fā)布會(huì)中塵埃落定：人類(lèi)首次直接探測(cè)到了引力波，這是真的！正如發(fā)布會(huì)所言，在被預(yù)言將近百年、苦苦追尋幾十年之后，首個(gè)位于地球之外13億光年的引力波源GW150914被人類(lèi)直接探測(cè)到，這是一個(gè)值得紀(jì)念的偉大時(shí)刻，一個(gè)新時(shí)代的序幕正在拉開(kāi)——地球人，最新消息歡迎你來(lái)到引力波時(shí)代！

激動(dòng)人心的發(fā)布會(huì)結(jié)束了，其重點(diǎn)內(nèi)容可以被簡(jiǎn)單歸納為三點(diǎn)：

（1）引力波終于被探測(cè)到了。

（2）引力波產(chǎn)生于兩個(gè)恒星量級(jí)黑洞的合并(merger)。

（3）引力波是美國(guó)的激光干涉引力波天文臺(tái)（英文簡(jiǎn)稱(chēng)LIGO）發(fā)現(xiàn)的。

接下來(lái)，讓我們逐個(gè)分析和解釋一下以上三點(diǎn)，從而對(duì)這項(xiàng)具有劃時(shí)代意義的科學(xué)發(fā)現(xiàn)做一個(gè)稍微深入的了解：

（圖1注：雙黑洞系統(tǒng)想象圖。（來(lái)源于LIGO網(wǎng)站））

天外飄來(lái)引力波

對(duì)于“波”，我們并不陌生，生活中時(shí)常會(huì)聽(tīng)到無(wú)線電波、電磁波、聲波、光波等等，引力波也是波的一種。

既然稱(chēng)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(lèi)對(duì)于引力的認(rèn)識(shí)過(guò)程。17世紀(jì)末的物理學(xué)家牛頓看到了下落的蘋(píng)果，意識(shí)物體之間普遍存在的一種力，稱(chēng)之為“引力”，并且將其數(shù)學(xué)化，這就是我們熟知的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力認(rèn)識(shí)的精髓是物體質(zhì)量的存在導(dǎo)致了引力，這在牛頓之后的兩百多年里被認(rèn)為是宇宙間的絕對(duì)真理。直到1905年狹義相對(duì)論發(fā)表，再到1915年廣義相對(duì)論的發(fā)表，愛(ài)因斯坦提出了一種完全不同的對(duì)于引力的看法，引力是因?yàn)橘|(zhì)量對(duì)于時(shí)空造成了變形所導(dǎo)致，而非質(zhì)量之間的吸引。這就意味著，我們時(shí)空可被當(dāng)做一種可以變形的介質(zhì)來(lái)認(rèn)識(shí)。所以引力波，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是時(shí)空自身的波動(dòng)。相比較我們熟知的無(wú)線電波（或者電磁波），它僅僅是在時(shí)空之中傳播的，時(shí)空是它的媒介。

人們常說(shuō)“星辰大?！保绻麑r(shí)空視作海洋，那么天體就如同海洋生物一般?？梢韵胂?，如果大海中的某個(gè)生物搖了搖尾巴、或是晃了晃頭，海水由此所產(chǎn)生的波動(dòng)就會(huì)向外傳播。與此類(lèi)似，宇宙中某個(gè)天體的劇烈活動(dòng)，會(huì)對(duì)所在的時(shí)空產(chǎn)生擾動(dòng)，時(shí)空自身的波動(dòng)也會(huì)向遠(yuǎn)處傳播，如果足夠強(qiáng)，就能夠?yàn)榈厍蛏系奈覀兯兄?/p>

在引力的世界中，我們的宇宙通常是平靜的?？墒窃诒本r(shí)間2015年9月14日17點(diǎn)50分45秒，地球上的LIGO探測(cè)器卻探測(cè)到了來(lái)自于宇宙深處距離地球13億光年之外的一場(chǎng)引力風(fēng)暴，來(lái)自于一個(gè)雙黑洞系統(tǒng)的合并，以它的探測(cè)日期命名為GW150914。

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