引力波让我们“听”见宇宙暗处的秘密

2015年9月14日，人类首次直接探测到了引力波信号，这一发现打开了人类观测宇宙的一扇新窗户。这次的引力波信号来自于13亿光年之外的遥远宇宙空间，由两个黑洞碰撞并合所引发。

在这次双黑洞合并中，一个36个太阳质量的黑洞与一个29个太阳质量的黑洞合并成一个62个太阳质量的黑洞，辐射出3个太阳质量的能量，这相当于无数颗原子弹同时爆炸所释放出来的能量，它们以引力波的形式向外传播，经过13亿光年的长途跋涉到达了地球被我们发现。

2017年，三位科学家因此获得诺贝尔物理学奖。引力波是什么？它为什么让科学界如此疯狂呢？

什么是引力波？它是时空的涟漪

17世纪，当一个传说中的苹果帮助牛顿发现了万有引力之后，更多的问题接踵而来。引力到底是什么？引力是如何产生的？它又是如何影响到世间万物的？这些问题困扰着当时最顶尖的科学家们。直到两百年后，才有人提出了一个现在看来最靠谱的推论。

爱因斯坦认为所有的物体都存在于一个时空当中，物体的质量不同导致时空的变形程度不一样。物体的质量越大，时空的弯曲就越厉害。

这个说法即使在现在看来也很难被人理解，时空看不见摸不着，而且这和引力有什么关系呢？根据这个推论引力是时空弯曲产生的，而引力波就是时空弯曲产生的涟漪。

拿地球和月球打个比方。地球会影响时空，让时空弯曲一点点，月球也会影响时空，让时空弯曲一点点。当它们绕转的时候它就会互相拖曳对方。这种情况下在时空中就好像有两个东西在波动，时空的波动也会传向远方，这就是所谓的引力波。

如何探测引力波？一把4千米长的大尺子

引力波相当于时空的波动，左右两个点之间如果有时空的波动，那么两点之间的距离就会有变化。如果我们能够测量到这种变化，就能知道有没有引力波穿过两点之间所在的位置。

然而直接测量距离的变化其实非常困难。

2015年9月14号探测到的引力波，当时的变化范围是10的负18次方米。这个变化比原子核还要小，是原子核的千分之一。测量如此小的变化，我们必须找到一把超级精确的尺子。这个世界上最好的尺子是什么？就是激光干涉仪。

当今最具规模的激光干涉引力波天文台LIGO，就是依靠激光干涉仪来探测引力波，它由两个垂直的干涉臂组成，臂长约为4千米。一束激光经过分光镜分为两束方向垂直的光，在相同长度的真空管中来回奔跑，它们的速度都是每秒钟30万千米。

一旦引力波来袭，时空就会发生波动，一只臂就会出现拉伸，而另一只则会出现收缩，两束光不再同步，便会发生干涉，这时候通过激光干涉仪就可以捕捉到这细小的变化，理论上LIGO可以探测到3亿光年距离上的引力波事件。

为什么要探测引力波？

为了倾听宇宙中的黑暗世界的秘密

宇宙大部分的区域隐藏在黑暗中。

光学望远镜、红外望远镜、射电望远镜和X射线伽马射线等高能望远镜，这些望远镜就好比是眼睛，可以帮助我们看到宇宙的深处。但是如果宇宙的深处发生的事情并不发光也不发出任何射线，这些望远镜就无能为力了。

一个最典型的例子就是两个黑洞的并合，它们在合并的过程中并不发光，但是却会发出强大的引力波。如果能够探测到引力波，就能“听”见这些黑暗宇宙中最激动人心的宏大事件。

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来源： 央视科教