引力波有什么用，为何花了100年才找到？爱因斯坦没想到能测出来

什么是引力波呢？这还要从引力本身说起。

躲避瘟疫的牛顿在乡下被苹果砸中之后，便顿悟了“万有引力”，他告诉人们世间存在着一种特殊的力，那就是引力，且任何两个有质量的物体之间都具有相互的引力作用。万有引力让现代科学拨开了迷雾，很多难题因万有引力的提出迎刃而解，万有引力公式即便是应用于当今的航天工程，也足够精确。但是，当人类使用万有引力公式来计算水星进动值的时候，误差却大得令人难以接受。至此，人们终于明白了万有引力只是描述了地球宏观低速环境下引力的一种特例，并没有参透引力的本质，而另一个更加伟大的理论将人类对引力的认知提升到了一个新的阶层，它就是爱因斯坦的广义相对论。

广义相对论认为引力其实并不是一种力，它是一种几何效应，是时空弯曲的几何效应。

简单来讲，整个宇宙就如同一张大网，任何有质量的物体放在这张网上，都会导致周围的区域出现弯曲，且质量越大的物体造成的弯曲就越大。比如太阳就是一个质量很大的天体，会导致周围的时空出现较大的弯曲，而地球就会因为这种弯曲而围绕太阳转圈，这才是引力的本质。这听起来是不是有些不可思议？毕竟时空看不见又摸不着，对于这种弯曲我们很难产生直观的印象。但事实是利用相对论公式计算得出的水星进动值几乎与实际值一模一样。

广义相对论无疑是一个伟大的理论，宇宙膨胀、黑洞和引力波都是基于广义相对论推导而出的。

在此之前，宇宙红移、黑洞等都先后得到了证实，这些都成为了相对论正确性的有力支持，但唯有一个东西，人类花费了近百年的时间都未能找到，那就是引力波。引力波为什么这么难找？其实爱因斯坦从未想到人类有一天真的能找到引力波。引力是时空的弯曲，而引力波就是时空弯曲所产生的涟漪。形象一点来说吧，天体会导致宇宙这张时空大网出现弯曲，而天体不是静止不动的，而是时刻处于运动之中，所以时空的弯曲会跟随天体的运动而发生变化。

当有多个天体在时空这张大网上运动的时候，时空的弯曲就会像水波一样向外发散，这就是引力波，引力波的本质实际上是一种物质波。

从1915年爱因斯坦发表相对论开始，人类就踏上了寻找引力波之路，那么怎么才能找到引力波呢？引力波的本质是时空弯曲所产生的物质波，所以当引力波经过的时候，就会使空间的长短发生变化，也就会导致空间内物体的长度发生变化，所以只需要观察物体长度的变化就可以得知是否有引力波经过。既然如此简单，为什么爱因斯坦曾认为人类永远无法发现引力波呢？因为引力波所导致的空间长度变化实在是太小了。

粗略一点来讲，引力波经过的时候，大概会使10万光年长的物体被压缩5毫米左右。

这么小的变化怎么能测出来？起初人类的确是一筹莫展，直到人类想到了一个跑得很快的家伙，它就是光。引力波所引发的空间变化再小，以光的速度也可以捕捉得到，于是一种专门用来寻找引力波的设备就出现了，它就是“激光干涉仪引力波天文台”。这仪器的原理是这样的：将一束光分成等强度的两份，分别射入两个相会垂直的管道中，管道尽头有一面镜子，光照射到镜子上之后会反射回来，然后两束光相遇后会相互抵消，位于后端的检测是被就检测不到光线。但是当引力波到来时，因管道的长度会发生变化，所以反射回来的光线就不会相遇抵消，所以后端的检测设备就会检测到光线。

激光干涉仪引力波天文台是一种极为精确的仪器，所以微小的声音和振动都会导致发出错误信号，所以必须在世界范围内建立大量的天文台，只有当所有天文台都发出信号时，才能够确定引力波的到来。

终于在相对论提出整100年后，2016年6月15日，人类终于发现了来自两个黑洞合并所产生的引力波，从而证明了引力波的存在，也进一步证明了广义相对论的正确性。当今世界很多科学理论都是以相对论为基础的，如果相对论出现错误，那么很多理论体系都会崩塌，所以引力波的发现对于人类科学的发展是具有重要意义的。而且在未来，引力波在天文观测、宇宙通讯等诸多领域的应用潜力是我们现在所难以估量的。