等啊等，終于等到這一刻。就在剛才北京時間2月11日23點半，美國國家科學基金會于華盛頓特區(qū)的國家媒體中心就激光干涉引力波觀測站（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory; LIGO）對引力波的探測做了進展報告。
這個重大新聞就是“終于發(fā)現(xiàn)引力波了”，此次被探測到的引力波是源于兩個黑洞的并合過程！為什么這么激動？要知道，人類已經(jīng)盼望這一刻很久了！接下來就隨微信菌來一起了解下這個重磅新聞吧~
1915年，愛因斯坦提出了廣義相對論。廣義相對論描述了時空彎曲如何受物質(zhì)質(zhì)量決定，物質(zhì)的運動如何受時空彎曲影響。它革新了人類對時空本質(zhì)的經(jīng)驗認識。盡管后續(xù)多次天文觀測為它提供了有力的證明，科學家們還希望有更直接的證明——廣義相對論預(yù)言的時空波動“引力波”能否直接被探測到呢？
引力波是廣義相對論的一個理論預(yù)言：既然物質(zhì)的質(zhì)量會引起時空彎曲，那如果該物體還在加速運動呢？時空彎曲的程度就會發(fā)生變化，表現(xiàn)為以光速向外傳播的時空漣漪。
引力波將幫助探索物理上一些重大問題。如為黑洞的存在與否提供更直接的證據(jù)（盡管科研團體中已對黑洞的存在非常確定，證明黑洞存在的證據(jù)多是黑洞對周圍物質(zhì)所帶來的影響，而不是黑洞本身。引力波的發(fā)現(xiàn)，尤其是源于雙黑洞并合所產(chǎn)生的引力波的發(fā)現(xiàn)，將是對黑洞真實存在的一個強有力證據(jù)），回答廣義相對論是否正確描述了引力？雙黑洞碰撞前后以及碰撞瞬間發(fā)生了什么？超新星爆炸的具體細節(jié)是什么？超新星爆炸后，中子星和黑洞是如何形成的？
引力波為探索宇宙打開了一扇新的窗戶，勢必會帶來更多的科學新發(fā)現(xiàn)。過去所做的大部分天文學研究是基于不同形式的電磁波，但電磁波容易被介于目標天體和觀測者之間的物質(zhì)散射或吸收等。如果觀測手段是引力波，因為宇宙相對于它們近乎透明，影響微弱，人們將可能觀測到在其它方式下被阻擋的天體，以及并沒有產(chǎn)生電磁輻射的天體現(xiàn)象。也許有一天，我們可以通過引力波追溯到宇宙的極早期。
正如發(fā)布會上所說，這還只是一個開始，未來基于引力波這扇窗戶，我們會看到和聽到更多。說不定未來真的可以用引力波來傳遞信號呢，這聽起來有點像科幻作品出現(xiàn)的橋段。
技術(shù)推動新發(fā)現(xiàn)，反過來，探索新發(fā)現(xiàn)這樣的應(yīng)用需求也會驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展。（更多細節(jié)請參見左文文博士為賽先生寫的一篇文章《待引力波波動了天琴的弦》）
探測引力波的比賽自20世紀60年代就已開始。在此次LIGO成功探測到引力波之前，科學家所獲得的證據(jù)是間接的。例如借助脈沖星來間接探測引力波的存在。
1962年，開始有科學家提出利用激光干涉方法來探測引力波。如果一個物體受到引力波的影響，那么它將會一個方向上被壓縮，另一個垂直的方向上被拉伸。目前最先生的引力波地面探測器均呈L型，利用激光干涉技術(shù)，通過研究激光束的干涉條紋，來探索兩臂相對長度是否受引力波影響而變化。
以此次立功的LIGO為例，它有兩個L型激光干涉儀，分別在華盛頓的漢福德和路易斯安那的利文斯頓，兩者相距3002千米。對于其中的一個L型探測器，兩臂長度均為4千米，一束激光被分光鏡分為互相垂直的兩束。由于在交叉處和每一條臂的末端都垂放著反射鏡，因此每束激光都分別在一系列反射鏡上來回反射很多次，最終回到交叉處發(fā)生干涉。如果兩臂長度保持不變，那么將最終干涉相消，即最終在輸出上看不到干涉信號。但是如果由于引力波輕微地拉伸一條臂，壓縮另一條臂，相互干涉的兩束激光束就不再能干涉相消，干涉結(jié)果將顯示出來。輸出的信號中就蘊含了兩臂的相對長度變化，進而告訴我們引力波的消息，LIGO探測器主要測量的就是這種由于兩臂相對長度變化帶來的干涉信號。
為什么是L型，上段已經(jīng)交代了。為什么不是1個，而是2個呢？因為單靠一個探測器是無法確定引力波源的位置，因為單個探測器在單次觀測時接收的信號來自于一大片天區(qū)，而不是定向的某位置。如果有2個以上的探測器，就可以根據(jù)接收到信號的時間差來幫助確定引力波源的位置。除此之外，多個探測器也可以幫助排除一些局域的干擾信號。
根據(jù)發(fā)布內(nèi)容，我們終于知道了從去年9月份就開始頻出的傳言“探測到了引力波”的真實情況。
在2015年9月14日17點50分45秒（注意：2015年9月18日是升級后的LIGO重新開工的日子，也就是說其實在Advanced LIGO開工前就已經(jīng)有消息了，但LIGO官方非常謹慎，確認再確認），LIGO的兩個探測器觀測到了一次置信度為5.1倍標準差的引力波事件：GW150914。
引力波源是兩個已經(jīng)并合的黑洞，基于對信號波形的分析，可以推知并合前質(zhì)量分別是36倍和29倍太陽質(zhì)量，并合之后質(zhì)量為62倍太陽質(zhì)量，減少的3倍太陽質(zhì)量（能量）以引力波方式被輻射出去。這表明了人類首次直接探測到了引力波，直接看到了一次雙黑洞并合。
LIGO的精度是1e-22次方量級，對于4000米的干涉臂來說，相當于可以檢測出千分之一質(zhì)子大小的距離變化。升級后的LIGO精度提高了10倍，相當于可以檢測出萬分之一質(zhì)子大小的距離變化。盡管傳遞到地球的引力波信號很微弱，但鑒于LIGO的高精度，其被探測到的置信度是5.1倍標準差，表明了這是一次真實的引力波事件。
從信號的幅度可推知，引力波源大約在南天的麥哲倫云方向的13億光年之外。但具體位置還不能精確定出，這剛好表明“這還只是個開始”，未來有了更多引力波激光探測器的加入，有了電磁波望遠鏡的跟進觀測，科學家們一定能精確定出它的家。
“一扇窗戶的打開，往往會帶來驚喜?！毕嘈乓Σǖ陌l(fā)現(xiàn)所打開的窗戶，會帶來更多的驚喜。
如今，一個巨大的發(fā)現(xiàn)離不開國際合作。就拿“LIGO發(fā)現(xiàn)引力波”來說，這是16個國家、1000個科學家25年來的辛勤成果?；叵?0多年前，雖然理論上有引力波，但在觀測上能否被探測到、幾率如何、試驗設(shè)備精度如何都還是未知數(shù)，有人愿意使出渾身解數(shù)說服、籌錢、參與和付出，該是多么富有熱情和英雄氣概；而作為資金贊助方的基金機構(gòu)，也得有一定的魄力和視野吧，能看到該領(lǐng)域的潛力，愿意承擔風險，堅持長達幾十年地支持該項目。當然，這其中的苦樂只有參與者才是最真切體會的。
未來，國際上將會有更多的類似觀測設(shè)備與LIGO展開合作，就好像LIGO的兩個探測器一樣彼此驗證信號的真實性，并幫助確定引力波源的真實位置。同類的地面引力波探測器還有意大利、法國合作的VIRGO，德國的GEO和日本的TAMA等。
愛因斯坦的傳奇在其廣義相對論百年之際得以繼續(xù)輝煌，而我們也真的很有幸見證著這一刻。
