引力波的发现，是不是证实了一点，物质和时空可以能量的形式实现相互转换？

这个问题提的好！昨天（201710月3日），2017年诺贝尔物理学奖授予了发起和领导了发现引力波的“激光干涉引力波天文台”（LIGO）这个实验的三位科学家，而这个实验的原理就是物质和时空以能量的方式相互转换的一种特殊方式。

具体来讲，LIGO实验团队于2016年2月11号宣布的于2015年9月17号探测到的引力波，是两个大约三十倍太阳质量的黑洞相互绕转的最后阶段以及最后撞击在一起变成了一个黑洞所发出的。根据探测的的引力波可以计算出，最后那个黑洞的质量比原先的两个黑洞的质量之和少了大约三倍的太阳质量。由于在这个过程中，没有探测到电磁波辐射等其他形式的能量，这些质量就只能按照爱因斯坦的质能关系所计算出来的能量全部转化成了引力波的能量。既然引力波是时空的振动和传播，所以可以说是物质全部转换化成了时空的能量。

两个黑洞相互绕转、撞击并且最后并合成一个黑洞是一种极端的情况，这个过程中消失的物质全部转化成了时空的能量。在一般的情况下，比如一个黑洞和一个中子星相互绕转、撞击并且最后并合成一个黑洞，或者两个中子星相互绕转、撞击并且最后并合成一个黑洞，消失的物质只有一部分会转化成为时空的能量，其余的能量会变成电磁波辐射和产生其他的粒子。

引力波在传播过程中会和物质作用，对宏观的物体产生潮汐力，使得宏观物体形变，这又相当于把时空的能量传递给了物质。LIGO实验探测引力波的原理就是当引力波到达探测器的时候，用来反射激光的镜子随着引力波的振荡而跳舞，LIGO测量的就是镜子跳舞的频率和幅度。在我们观测者的坐标系中，跳舞的镜子就带有动能，因此引力波的能量就是传递给了跳舞的镜子。

一般情况下，这个能量只是会变成物质的动能，但是也可能以热能的形式释放出来（比如给跳舞的镜子施加摩擦力）。但是在极端的情况下，这些动能和热能也有可能通过爱因斯坦的质能公式转化成为物质，这就相当于时空的能量转化成了物质。只不过由于引力波和物质的作用强度极小，引力波传递给物质动能的效率非常低，所以引力波（时空）的能量转化成为物质的效率也非常低。因此在我们这个宇宙中，引力波一旦产生基本上就不会消失了，就成为了宇宙的引力波背景。当然随着宇宙的膨胀，引力波背景的能量密度还是会降低，而不是增加。

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