大年初四，2016年2月11日，注定是不平凡的一天！今晚，北京时间23点30分，美国国家自然科学基金会将携加州理工、麻省理工和LIGO科学合作组织（LSC）的专家向全世界宣布：美国的LIGO（激光干涉引力波天文台）首次直接探测到了引力波。
引力波的发现，是在爱因斯坦提出相对论100周年以后对广义相对论这一理论本身的一个重要肯定。
早在1月13日，清华大学尹璋琦博士就分享了一个消息：Rumor claims gravitational waves have been detected at LIGO ，此文发表在IFLSCIENCE ，作者是Stenphen luntz。
引力波的基础理论来自广义相对论中的引力辐射理论，相对论中预言了引力波会产生于强引力场的天体事件。
有趣的是宇宙中的强引力场天体非常之多，比如超大质量黑洞合并，脉冲星自转、超新星爆发等都是引力波的强有力来源。
引力波与电磁波不同，比如引力波无法通过电磁辐射直接观测，引力波与宇宙中物质的相互作用是非常微弱的，可以传播至很远的宇宙空间。
超大质量黑洞合并，脉冲星自转、超新星爆发等都是引力波的强有力来源。
激光干涉引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，缩写为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进行测量引力波。
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。
LIGO外观
2005年之后，激光干涉引力波天文台再次进行了升级，使用更高功率的激光器和避震措施，降低误差。
根据现在已有的消息，造成此次探测到的引力波是两个分别为29倍太阳质量与36倍太阳质量的黑洞，并合形成一个62倍太阳质量的黑洞，最终成为Kerr黑洞。传播速度跟光速一致！
看到这里，也许你会问，合并后的黑洞为什么损失了3个太阳质量？
原来，在两个黑洞相互接近绕转的过程中，根据广义相对论的数学物理推导，这是一个随时间变化的四极矩，因此会不断朝外辐射引力波，而引力波的辐射会把两个黑洞之间的引力势能降低，所以两个黑洞的距离会变小。
这是一个典型的正反馈过程，随着两个黑洞的距离变小，它们之间相互绕转的频率会变得更快，就好像是在舞池上的两个芭蕾舞演员，最后他们会抱在一起——这就是两个黑洞碰撞并合在了一起，这一过程会放出大量的引力波能量，损失的那3个太阳质量就是变成引力波辐射出去的。
这一辐射的能量有多大，通过爱因斯坦的著名质能方程E=MC2计算可知，这相当于数以亿亿亿亿计的原子弹同时爆炸，其威力相当惊人，整个空间都在颤动。这一颤动也在13亿年后传到了地球——这就是目前LIGO探测到的引力波。
引力波的发现意义重大，从科学意义上看，引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中，这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。
一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制。因此也有这样的说法，如果引力波的发现被确定，那么几乎可以肯定会入选诺贝尔奖。
1993年的诺贝尔奖就是授予了间接发现引力波存在的科学家，当时两位科学家泰勒和赫尔斯对脉冲星双星系统PSR1913+16进行研究，发现其系统内有两颗中子星，它们快速围绕对方公转，最终发现了引力波间接证据。
一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制
在电磁波被发现100多年以后的今天，引力波被找到了。它是唯一可以在高维时空中传递的波，这点与电磁波完全不同，对引力波的深入研究可以带给我们对大尺度时空结构信息的全面深入了解。
毫无疑问的是，引力波的穿透能力比中微子还要强，它也许真能像科幻小说《三体》中描述的那样，被人类用于星际通讯领域。
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来源：蝌蚪五线谱（kedo2011），灼见经授权发布。
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