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&引力波有什么用？引力波到底是什么？日，美国一科研机构宣称，他们探测到了引力波的存在，引力波也称重力波，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，是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式。如同电荷被加速时会发出电磁辐射，同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射，这是广义相对论的一项重要预言。
&引力波有什么用？引力波打开了曾被锁死的世界
大年初五(日)，美国一个科研机构宣称，他们探测到了引力波的存在，而且是两个黑洞在融合过程中所激起的引力波。尽管绝大多数国人此前对引力波一无所知，仍无法阻挡这种抽象的涟漪从科技领域向社交领域扩散。这是一种很独特的文化现象。无知不仅没有成为社交传播的障碍，反而成了一种放大器。人们用狂欢的态度为一项科技发现加冕，一方面搬运着陌生的知识，另一方面又传递着兴奋感，仿佛在共享某种神秘的荣耀。
作为资深文科生，我对理论物理最早的兴趣来源于《时间简史》。在读完那本有史以来最畅销、最激动人心的科普著作之后，我又一鼓作气读完了第一推动丛书中的大部分书籍。诚实地说，因为没有数学和物理学的基础知识，我基本上是用读小说乃至读诗的方式去阅读它们的。有没有读懂并不重要，重要的是，它们极大地开阔了我的眼界，让我隐约窥见了宇宙的壮丽与秩序，感受到了大自然难以理解甚至难于想象的一面，真正体会到了什么才是精骛八极、心游万仞，怎样才是上穷碧落下黄泉。在我看来，再也没有比相对论和量子物理更富禅意的科学了，也没有哪个诗人在想象力方面能和爱因斯坦、薛定谔、霍金等人相比。
在科幻小说《三体》中，三体人用光子从粒子层面锁死了地球人的基础科技，导致地球文明再也不能进步。如果把这看作一个寓言，就会发现，大自然类似&锁死&的情形无所不在。黑洞就是一个典型的锁死结构，观察者无法知道黑洞&视界&之内的情况，在黑洞里面，已知的物理定律甚至都是失效的。引力在很长时间里同样也处于&锁死&的状态，尽管从牛顿开始就知道引力的存在，尽管广义相对论揭示了引力的真相，但爱因斯坦本人都曾认为引力波是不可能被探测到的。但是，梦想的力量是那样强大，经过半个多世纪的努力，科学家们在遭遇多次幻灭之后，终于得以与引力波这位低调的女神直接晤面，并从她那里获知了宇宙的大量奥秘。从引力波里，人类了解到13亿年前宇宙历史的一个微小片段，知道曾经有两个黑洞相互缠绕并最终融合在一起。设想一下，如果科学家的观测能力进一步提高，会不会就能探测到宇宙大爆炸时的原初引力波呢?宇宙的起源会不会像一幅油画那样，坦然地展开在人类面前?倘若果真如此，科学、哲学、神学和人类生活该发生怎样深刻的改变?
引力波有什么用?它连一小片面包也烤不熟。从人类已有的科技水平看，思考引力波的&用途&似乎都是一件困难的事。它能开启时间旅行吗?好像不行。它能推动大统一理论的进展吗?好像也不行。但引力波的发现，确实带来了一种全新的看待宇宙、看待人类自我的方式，这种改变不是一种简单的进步，它是革命性的。一扇窗户打开了，曾被锁死的世界再也不会关上，人类所居住的房间也拥有了绝然不同的风景。人类得以倾听永恒的咏唱，人类的精神由此被深深耕耘。至于引力波怎么被运用于人类的物质生活，那已经是非常次要的问题了。
引力波是一种古老的存在，它的被&发现&，意味着人类能够更深刻地理解自己的命运，这就是文明的进步。这种进步带有双重性。首先它表明，人类拥有了思考存在本质的更强大能力，但更重要的是，人类展现了梦想的神奇力量。正是借助梦想的翅膀，人类得以翱翔于时空的深处，得以捕捉那不可捉摸的事物。和所有的梦相比，这样的梦最为绚丽。
下一次，当你&看见&群星的时候，你要记住，你已经能够&听见&它的歌唱。天空一无所有，但它有了新的意义。
【责任编辑：王利红 】
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邮编：450016人类第一次观测到引力波到底是什么？ : 经理人分享
人类第一次观测到引力波到底是什么？
很久以前，在宇宙深处，由两颗恒星形成的两个巨大黑洞——它们具有超强的引力场——碰撞坍塌至无限小的点，慢慢地合在一起。剩下的物质绕着彼此旋转，距离也越来越近，直到大约13亿年前，它们以光速一半的速度在旋转着，最后合并到了一起。这次碰撞撼动了宇宙：产生了空间和时间上的“波纹”——引力波。五个月前，它们经过地球。而且，物理学家也是第一次观测到它们，完成了一项持续了四十年的对于宇宙的研究。他们发现了引力波这项发现标志着激光干涉引力波天文台（LIGO）1000位物理学家的胜利。LIGO是位于华盛顿州的汉福德和路易斯安那州的利文斯顿的两台巨大的仪器。关于检测到引力波的流言已经流传了好几个月。2月11日，在华盛顿特区的一个新闻发布会上，LIGO小组将它公之于众。“我们终于做到了！”加州理工大学的物理学家和LIGO执行董事David Reitze说。“关于它的流言大多猜测到了这项研究结果。”爱因斯坦在100年前就预测引力波的存在，但是，要直接观测到它需要超凡的技术实力和长时间的观测。（见下方的引力波探索历史时间表）。LIGO的研究人员发现，在来自宇宙的1021束波中，有一束使整个地球膨大了1 / 100000纳米——大约是原子核的宽度。这项观测以前所未有的精确度检验了爱因斯坦的引力理论和广义相对论，并提供了黑洞存在的证明。“这项研究会赢得诺贝尔奖，”巴尔的摩约翰·霍普金斯大学的一个理论学家Marc Kamionkowski说。LIGO研究人员用“超精密尺子”来观测极小的空间扩展：它是两个L形的、4公里长的干涉仪。在每条臂末端的镜子形成很长的共振腔，激光光束以精确波长来回反射，就像管风琴一样产生共振。在双臂的中间，两条光束可以重叠。如果它们沿着臂传播了不同的距离，它们的波就会互相干扰。这将导致一部分光具有起伏不定的波，从被称为“暗口”的地方出去。在干涉的过程中，研究人员就可以比较两臂的长度，精确到质子宽度的1 / 10000——足以检测到引力波，因为它会使两臂长度不一样。然而，为了能观测到如此微小的位移，科学家必须去除其它的振动带来的影响，如地震波、交通工具和远处海浪的声音。日，通用时间9:50:45时，即路易斯安娜当地时间凌晨4:50，华盛顿当地时间凌晨2:50，LIGO的自动化系统检测到了这样的信号。振荡以每秒35个周期（赫兹）的频率出现，并加速至250赫兹，0.25秒后消失了。像这样的频率增加，即啁啾声，符合两个巨大天体互相旋转时发出的波的特征。在路易斯安娜和华盛顿之间检测到0.007秒的信号延迟也是符合科学道理的：以光速传播的波花了0.007秒从一台检测仪传到另一台检测仪。LIGO研究人员在本应该发表在《物理评论快报》上的文章中说，这次观测结果的发布打破了物理学家常用于检测结论是否具有统计学意义“five-sigma”标准。这次观测的证据是如此的有力，从原始数据中就可以看出了。路易斯安那州立大学的物理学家、LIGO的发言人Gabriela González说，“只要过滤数据，这是显而易见的。”与计算机模拟的比较表明，波来自两个分别比太阳大29和36倍的天体，在合并之前，它们在彼此相距210公里处互相旋转。只有黑洞——具有巨大的引力能量，其质量可以通过爱因斯坦的著名公式E=mc2计算——才可以在那么小的空间里压缩进这么大的质量，德国汉诺威引力物理研究所的LIGO成员Bruce Allen说。这次观测提供了另一种全新的黑洞存在的证据——而不是通过观测距离它们遥远的热气体或恒星旋转。Allen说：“以前，人们可以在理论上论证黑洞是否存在，而现在就用不着了。”这两个天体的碰撞产生了惊人而不可见的爆炸。模型表明，最终黑洞质量总计是太阳的62倍，比初始黑洞的质量少了3个太阳的质量。失去的质量变成了引力辐射——质量转化为能量，正是这种转变使原子弹的爆炸看起来像是打出了一个火花。Allen说：“在碰撞的十分之一秒中，它们比银河系中所有的恒星都要亮，即产生的引力波更多。”其他的恒星爆炸——被称为γ射线爆发，在一小段时间内也会比正常恒星要亮，但这次在黑洞中的爆炸则使其他的恒星爆炸黯然失色——在加州理工学院引导了LIGO发展的引力理论家Kip Thorne说：“它是迄今为止，除了宇宙大爆炸之外，人类观测到的最强爆炸了。”5个月来，LIGO的物理学家都在努力控制这个消息的流通。通常情况下，大多数的团队成员都不知道这个消息是否真实。LIGO会定期将数据和称为“盲注”的秘密假数据混合，用来测试设备并保持研究人员关注他们的工作。但在日，盲注系统并没有启动。物理学家们最近才给这台机器完成了一项为期5年、花费了2亿500万美元的升级。在研究人员们激动地开启新机器，进行“工程运行”时，它其中的一些系统，包括盲注系统，并没有启动。因此，整个研究团队都知道，这项观测结果可能是真的。“那天我对此深信不疑。”González说。不过，LIGO物理学家不得不排除每一个数据错误的可能，如它是一种恶意的恶作剧。“我们花了约一个月来检测数据是否真实。”Reitze表示。对于González来说，检查数据“是沉重的责任”，她说：“这是人类第一次探测引力波，所以不能有任何错误。”证明了引力波的存在可能不是LIGO最重要的财产，因为也有其它一些引入注意的间接证据。1974，美国天文学家Russell Hulse和Joseph Taylor发现了两颗发射无线电的中子星（被称为脉冲星）在绕彼此旋转。通过对脉冲星计时，Taylor和同事Joel Weisberg发现这两颗星正在慢慢地不断彼此靠近——若它们在向外辐射引力波的话，它们就应该互相靠近。引力波带来的科学前景使物理学家们激动。例如，约翰·霍普金斯大学的理论家Kamionkowski说，LIGO的研究结果首先表明，这样的辐射可以帮人们看到难以观测的天体，如这两个命运多舛的黑洞。“这为人们观测无数的恒星残余物打开的新的视角，我们知道它们在那里，但我们只看到了一小部分。”这次观测也以前所未有的方式验证了广义相对论，Kamionkowski说。到现在为止，物理学家们只在引力较弱的情况下进行研究。通过研究引力波，他们现在可以实际地探索一些极端条件：在某物体引力场中的能量占了它大部分的质量——这是迄今为止，只在理论层面上探讨的问题。人们观测到这次黑洞的合并，验证了广义相对论，麻省理工学院（MIT）的物理学家Rainer Weiss说。他曾提出了LIGO项目的原型。他说：“人们从爱因斯坦的理论中计算出的东西看上去确实就是这样。对我来说，这是一个奇迹。”探测到了引力波标志着始于1972年、长达数十年的探索项目的顶点，当时Weiss写了一篇文章，构建了LIGO的基本设计。1979年，美国国家科学基金会资助了在麻省理工和加州理工的研究和开发工作，LIGO的建设开始于1994年。2亿7200万美元的仪器开始在2001年记录数据，虽然它是在升级后，才记录到物理学家预期的信息。如果LIGO项目将获得诺贝尔奖，谁应该得到它？科学家说，Weiss是肯定能获奖的，但他却持反对态度。“我不这样想，”他说，“LIGO项目不应该因为探测到引力波而获奖。是Hulse和Taylor发现的引力波。”许多研究者认为其他值得的获奖对象有加州理工学院的Ronald Drever，该项目的第一负责人，对LIGO做出了巨大的贡献。还应该获奖的是加州理工学院的理论家Thorne，他倡导了LIGO项目。Thorne也不想获奖：“真正应该获奖的是努力实现的这个项目的实验者们，如Rai和Ron。”同时，其他检测数据也可能迅速发布。LIGO研究人员仍然在分析升级后，探测器第一次观测得到的数据，在1月12日结束。他们计划在七月再次开始记录数据。意大利的一个研究小组希望其改建的VIRGO探测器——有3千米长臂的干涉仪——在今年较晚的时候开始运行。物理学家们热切期待着下一次引力波的到来。从预言到现实：探索引力波1915年，爱因斯坦发表了广义相对论，将引力解释为质量和能量在时空中的扭曲。1916年，爱因斯坦预言，当大质量的物体在以特定方式旋转时，就会导致“时空涟漪”——那就是引力波。1936年，爱因斯坦重新思考了自己的理论，并在手稿中指出波并不存在——然而后来的手稿整理者发现其中有错误。1962年，俄罗斯物理学家M. E. Gertsenshtein和V. I. Pustovoit发表了文章，描绘了用光学方法来检测引力波——然而并没有引起人们注意。1969年，物理学家Joseph Weber宣称可以巨大的铝圆筒检测到了引力波——该研究结果不具有重复性。1972年，麻省理工的Rainer Weiss独自提倡使用光学方法来检测引力波。1974年，天文学家发现一颗脉冲星和一看中子星似乎正在引力波影响下慢慢靠近——这项研究获得了诺贝尔奖。1979年，自然科学基金(NSF)资助了加州理工和麻省理工的LIGO项目的设计。1990年，自然科学基金同意资助LIGO项目2亿500万美元。1992年，LIGO项目在华盛顿州和路易斯安那州选址，并于两年后开始建造。1995年，德国GEO600引力波探测仪开始建造，于2002年和LIGO项目一同记录数据。1996年，意大利VIRGO引力波探测仪开始建造，于2007年开始记录数据。2002年至2010年，初台LIGO的探测仪开始工作，并没有探测到引力波。2007年，LIGO和VIRGO同意分享数据，形成了单一一条全球引力波探测网络。2010年至2015年，2亿500万美元用于升级LIGO的探测仪。2015年，升级后的探测仪在9月投入使用。2016年，2月11日，NSF和LIGO研究团队宣布成功探测到引力波。
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作者：Adrian Cho
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评论&&|&& 条评论科普 | 什么是引力波？它为什么会让物理学家痛哭流涕？_第一财经
科普 | 什么是引力波？它为什么会让物理学家痛哭流涕？
一财网霍光 23:17
&破五&是中国传统迎财神的日子。但2016年的这一天，不仅中国，全世界的物理学界都沸腾了，仿佛迎来了它们的&财神&&&被预言已经百年的引力波，终于被探测到了。
据媒体报道，一位物理学家如此形容自己的心情：&堂堂男子汉很少哭，当时心中忽然暖流涌动，但还是强忍住没哭。那是一种强烈的感动，感动到想哭的感觉。整个新闻发布会上，我一直强忍着。&
作为一个普通大众，我们在被各种社交媒体刷屏的&引力波&洗脑的同时，却很少有人知道，引力波到底是什么?为什么探测到它需要百年努力?它又能给世界带来什么?
宇宙大蹦床
很多人都听说过爱因斯坦的广义相对论，但并不知道它讲了什么。事实上，广义相对论的很多推论是人们的直觉无法理解的。比如这一项&&引力的定义。
在广义相对论中，引力被归咎与时空的弯曲。
&时空弯曲是什么鬼?&相信大多数人听说之后都是这个反应。它的意思是，我们平时看到的空间貌似是平直的，但真实的情况中，却是像哈哈镜里一样扭曲的。这种扭曲是物质造成的，质量越大，扭曲就越大。
我们可以把宇宙想象成一个蹦床，如果没有任何扰动，它是平坦的。但有质量的物体出现时，比如一个鸡蛋，来游乐场的小孩子，或者是地球这样的庞然大物，它就会变得弯曲。
大质量物体周围空间会像蹦床一样开始弯曲
可怜的是，这种弯曲，对于生活在蹦床上的微小生物&&我说的就是人类这种生物&&来说，一是由于我们跟着蹦床一起弯曲了，二是由于这种弯曲太微小，我们完全感觉不到这种弯曲。
如果只是弯曲还好。但如果这个大质量物体发生变化&&鸡蛋被吃了，小孩子蹦走了，或者地球爆炸了&&蹦床就会开始震动，这种震动就是引力波。当然，跟着一起震动的我们也感觉不到它在震动。
如果地球消失了，周围的空间就会开始震动，像涟漪一样传播开去
用圆规丈量宇宙
对于不喜欢睡眠被地震打扰的我来说，感受不到宇宙的震动是多么幸福。但物理学家可不这么想，他们急需感觉到震动，来证明自己确实读懂了宇宙。他们还希望通过对震动的研究，来把宇宙读得更懂。于是，他们发明了世界上最大和最贵的......圆规?或许很像，但他们把它叫做迈克耳逊干涉仪，或是LIGO。
引力波探测器很像一个圆规，不过更为巨大
LIGO的&两条腿&都有4000米长，最近的一次升级就花去了几十亿美元。
在大年初五带来引力波消息的LIGO并不像财神，相反，这个美国国家科学基金会(NSF)资助的项目前前后后已经花去了数十亿美元。
LIGO的原理是什么?假设我们有两个短跑运动员，他们在任何情况下跑步速度都一样，那么，如果跑道因为引力波扰动，长度发生了变化&&就像蹦床表面会因受力，在一个方向上拉伸一样，他们从LIGO的两条腿上跑回来的时间就会发生些微的差异。我们就知道，空间确实在震动。
然而，这并不是那么简单的。最简单的两个原因&&第一，震动太小了，也许4000米只会发生0.000001米(我帮你数好了，这里应该有17个0)的变化。虽然圆规腿已经这么长了，这也这只是勉强能让我们感觉到两侧运动员，也就是激光回来的差异。第二，我们不能让诸如跺脚、打喷嚏或是地震影响我们的观测，所以要用各种设备让两条腿稳定。同时，我们还要在很远的地方再建一个，如果两个都震了，我们就知道这不是科研人员绝望情况下掀桌子引起的。
物理学家在地球上建了一大堆探测器。其中，这次成功的LIGO在美洲东西海岸各有一个探测基地。
1991年，麻省理工学院与加州理工学院在美国国家科学基金会(NSF)的资助下，开始联合建设&激光干涉引力波天文台&(LIGO)。不过，LIGO建成后一开始并没有什么作为，经过数次耗资不菲改造，LIGO总算带来了好消息。
引力波能带来什么？
对于大众来说，或许会怀疑花费这么多美元&&教育家会计算能建多少学校，贫困国家会计算能买多少粮食，诸如此类&&去探索引力波有何意义。但对疯狂的物理学家来说，他们会觉得，这不但值回票价，而且就像免费的一样便宜。
爱因斯坦当然会高兴听到这个消息，因为这证明了他不像普通人类的脑袋瓜又对了，他想像出的东西，人们花了大把钞票辛苦了数十年，总算看到了。不过，其他物理学家呢?
对物理学家来说，这轻轻的一震，比《美人鱼》、《星球大战》乃至人类史上所有的电影加起来都好看，因为它蕴含的剧情，是宇宙诞生的画面。
我们从小都被告知一个最著名的猜想&&宇宙是在一场爆炸中诞生的。这意味着，在时空的开始时，这个大蹦床有一次最剧烈的震动。引力波就能让我们还原这个震动&&它是否存在，有多大规模，诸如此类。
除此之外，引力波还能让我们知道，我们看不到的宇宙空间在发生什么。据科学家说，这次的引力波就是我们看不到的超级远的距离上，我们看不到的超级大的黑洞的变化引起的。如果你是《三体》迷，你就可以理解，如果在很远的星系一个文明被高阶文明炸掉了，我们能够第一时间通过引力波知道这个事情是多么重要。
编辑：边长勇