昨日，美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台”的研究人员在华盛顿举行记者会，对外正式宣布他们探测到引力波的存在。引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。在爱因斯坦在广义相对论中预言了引力波存在的一百年之后，引力波终于被人类所发现。
在物理学上，引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动，如同石头丢进水里产生的波纹一样，引力波被视为宇宙中的“时空涟漪”。如果将时空看成一张大橡胶膜，用小球代替天体，当小球被放上橡胶膜时，球的质量会把橡胶膜往下压。这时，如果在旁边再放一颗球，两颗球分别造成的“时空弯曲”就会让它们逐渐滚向对方。当它们互相加速运动时，产生的“涟漪”就是引力波。宇宙中大质量天体的加速、碰撞和合并等事件都会形成强大的引力波。
激光干涉引力波天文台（简称为LIGO），在美国的华盛顿汉福德与路易斯安娜州之间有两个探测器，呈现L型排列，利用迈克耳逊干涉仪原理测量引力波。
L型测量臂很长，达到4公里，两个测量臂垂直排列，两端各有反射镜面。科学家认为激光在测量反射臂上来回反射，如果干涉条纹发生了变化，就说明探测到了引力波事件。
在2002年至2010年之间的运行时期，激光干涉引力波天文台设施验证了其设计概念的可行性，随后经历了长达5年的关闭升级。直到2015年9月份，升级后的该设施被重新启用，其探测灵敏度相比2010年提高了约10倍。
重启后的设施探测到两个黑洞合并过程中产生的引力波，这两个黑洞合并前质量分别相当于36个与29个太阳质量，合并后的总质量是62个太阳质量。这意味着3个太阳质量在合并过程中释放。
释放出的能量有多大，通过爱因斯坦著名的质能方程E=MC2（平方）计算可知，这相当于不计其数的原子弹同时爆炸，其威力相当惊人，以致于整个空间都在颤动。这一颤动也在13亿年后传到了地球——这就是此次科学家探测到的引力波。
英国天文物理学大师霍金：
引力波提供看待宇宙的崭新方式，发现它们的能力，有可能使天文学起革命性的变化。这项发现是首度发现黑洞的二元系统，是首度观察到黑洞融合。
美国国家科学基金会负责人柯多瓦：
如同伽利略首度把他的望远镜指向天空，这项对天空的新观测，将会加深我们对宇宙的理解，引发超乎预料的发现。
激光干涉引力波天文台执行总监雷茨：
这一次，（探测引力波）错误的可能性为零！我们有很多种分析数据的方式，每种方式都显示了同样的数据。我们还确定我们的探测器可靠。
路易斯安那州立大学物理学家加布里埃拉·冈萨雷斯：
这一发现是一个新时代的开端，引力波天文学现在成为现实。
新闻多看点：
美国
为“捕获”引力波，美国国家自然科学基金会于上世纪90年代在路易斯安娜州利文斯顿和华盛顿州汉福德各建造了一个激光干涉引力波天文台(LIGO)。每个天文台都有两个长达4公里的测量臂，呈L型排列。来自加州理工学院、麻省理工学院等90多所高校的1000多名科学家参与LIGO的日常探测和研究。
欧洲
欧洲比较大型的探测器是由英国和德国合作，在德国Hannover附近建造的GEO 600探测器，以及由法国和意大利合作，在意大利Pisa附近的VIRGO探测器。GEO 600探测器的壁长是600米，而VIRGO的臂长是3000米。相比之下，VIRGO的造价和性能都远高于GEO 600，和LIGO相当。
日本
早年，在日本有一个TAMA300探测器，位于东京附近的三鹰市，在日本的国家天文台院内，臂长300米。此后，由于日本科学家的努力，名为KaGRA的项目终于在2008年立项。目前，这个探测器的建设已经基本完成，进入了调试阶段。
印度
前些年，印度也开始加入了引力波探测的行列。LIGO实验室和印度引力波物理学界已经达成协议，计划把LIGO的一部分实验设备运往印度，并在印度开设一个LIGO-India的引力波观测站。
中国
早在上世纪70年代，引力波探测这一被诺贝尔奖获得者杨振宁称为“投钱少,有重大科学意义”的研究领域，就曾经在中国引起过热潮。但中国的研究从1998年起中断十余年。
2008年，在中科院力学所国家微重力实验室胡文瑞院士的推动下，中科院多个研究所及院外科研单位共同成立了科学院空间引力波探测工作组，开始探索中国空间引力波探测的可行性。这一项目被列入中科院空间科学2050年规划。
中国目前在引力波探测方向的项目是“天琴计划”，根据目前的设想，“天琴计划”主要将分四阶段实施：第一阶段，完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺仪等天琴计划地面辅助设施；第二阶段，完成无拖曳控制、星载激光干涉仪等关键技术验证，以及空间等效原理实验检验；第三阶段，完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证，以及全球重力场测量；第四阶段，完成所有空间引力波探测所需的关键技术，发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测。
来源：央视新闻客户端、蝌蚪五线谱微信公号
编辑：万政
联系客服
