发现引力波凭什么获诺贝尔物理学奖？引力波究竟是什么？

2017年度诺贝尔物理学奖今天在瑞典授予雷纳·韦斯、基普·索恩和巴里·巴里什三位美国物理学家，以表彰他们在引力波研究方面的贡献，三人都在美国激光干涉引力波天文台（LIGO）工作。那么引力波究竟是什么？发现引力波的意义究竟有多大？为什么发现引力波可以获得诺贝尔物理学奖？

宇宙可以看成这样一种存在，时间和空间是基底，物质编织在基底上；或者说时间空间是舞台，而物质是演员，在舞台上演绎我们日常所见的精彩事件。物质通过电磁波和引力波不断辐射能量，只是引力波与物质彼此之间的相互作用非常微弱，所以虽然爱因斯坦早就预言了引力波的存在，但它不像电磁波这样容易为我们所感知，所以科学家们一直不能确认它的存在。

那么引力波究竟是什么呢？电磁波是物质之间相互交换能量和动量的现象，而引力波是物质和时空之间交换能量的现象，因此电磁波是物质引发物质的形变，引力波是物质引发时空的形变，是物质对它存在的时空本身的作用。只是我们平时所见的物质质量太小，难以引发可观测到的时空扭曲现象，就像演员在舞台上表演，我们能够看到的是演员的挥手投足——电磁波，看不到的是演员引发的舞台形变——引力波（比喻，非真的引力波）。即使是科学家们首次探测到的14亿光年外，两个质量分别为29和36倍太阳质量的黑洞合并，损失了3个太阳质量形成62倍太阳质量的新黑洞，其搅动时空所引发的引力波，也仅把地球上长达4公里的LIGO悬臂扭曲了不到一个质子直径万分之一的长度。由此可见，要发现引力波是何等的困难！

那为什么发现了引力波就可以获得诺贝尔奖呢？物理学的第一次革命是牛顿发现万有引力，奠定了经典物理学的基础，爱因斯坦的广义相对论则重新定义了我们的时空观，几乎将宏观世界的所有秘密都呈现在我们眼前；第二次革命是电子的发现，奠定了量子力学的基础，科学家们在微观尺度的不断探索，创生了现代化学、生物学等几乎所有现代科学学科，以及我们现代生活所需的所有物质成果。

广义相对论描述引力，量子力学描述其它三种力但不包括引力，当科学家们试图将二者结合起来充满信心地揭示宇宙的终极奥秘时，却沮丧地发现它们根本无法相容，在时空的最小尺度上引发了惊涛骇浪，“广义相对论的方程无法平息量子泡沫的喧嚣”（布赖恩·格林）。引力波的发现，让我们第一次掌握了直接探测时空变形的工具，黑洞、暗物质、暗能量，这些无法用电磁波“看见”的东西，很可能会呈现在引力波的精彩世界里，和探测物质形态的工具电磁波结合起来，一个包含了所有宇宙时空和物质的量子引力世界正在向我们走来，爱因斯坦穷其一生追逐的万有理论很可能会在不久的将来成为现实。

所以，引力波的发现获得诺贝尔奖，不仅众望所归，或许也是诺贝尔奖历史上分量最重的一次之一。