昨日，美國加州理工學院、麻省理工學院以及“激光干涉引力波天文臺”的研究人員在華盛頓舉行記者會，對外正式宣布他們探測到引力波的存在。引力波是愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最后一塊缺失的“拼圖”。在愛因斯坦在廣義相對論中預言了引力波存在的一百年之后，引力波終于被人類所發(fā)現(xiàn)。

在物理學上，引力波是愛因斯坦廣義相對論所預言的一種以光速傳播的時空波動，如同石頭丟進水里產生的波紋一樣，引力波被視為宇宙中的“時空漣漪”。如果將時空看成一張大橡膠膜，用小球代替天體，當小球被放上橡膠膜時，球的質量會把橡膠膜往下壓。這時，如果在旁邊再放一顆球，兩顆球分別造成的“時空彎曲”就會讓它們逐漸滾向對方。當它們互相加速運動時，產生的“漣漪”就是引力波。宇宙中大質量天體的加速、碰撞和合并等事件都會形成強大的引力波。

激光干涉引力波天文臺（簡稱為LIGO），在美國的華盛頓漢福德與路易斯安娜州之間有兩個探測器，呈現(xiàn)L型排列，利用邁克耳遜干涉儀原理測量引力波。

L型測量臂很長，達到4公里，兩個測量臂垂直排列，兩端各有反射鏡面。科學家認為激光在測量反射臂上來回反射，如果干涉條紋發(fā)生了變化，就說明探測到了引力波事件。

在2002年至2010年之間的運行時期，激光干涉引力波天文臺設施驗證了其設計概念的可行性，隨后經歷了長達5年的關閉升級。直到2015年9月份，升級后的該設施被重新啟用，其探測靈敏度相比2010年提高了約10倍。

重啟后的設施探測到兩個黑洞合并過程中產生的引力波，這兩個黑洞合并前質量分別相當于36個與29個太陽質量，合并后的總質量是62個太陽質量。這意味著3個太陽質量在合并過程中釋放。

釋放出的能量有多大，通過愛因斯坦著名的質能方程E=MC2（平方）計算可知，這相當于不計其數(shù)的原子彈同時爆炸，其威力相當驚人，以致于整個空間都在顫動。這一顫動也在13億年后傳到了地球——這就是此次科學家探測到的引力波。

英國天文物理學大師霍金：

引力波提供看待宇宙的嶄新方式，發(fā)現(xiàn)它們的能力，有可能使天文學起革命性的變化。這項發(fā)現(xiàn)是首度發(fā)現(xiàn)黑洞的二元系統(tǒng)，是首度觀察到黑洞融合。

美國國家科學基金會負責人柯多瓦：

如同伽利略首度把他的望遠鏡指向天空，這項對天空的新觀測，將會加深我們對宇宙的理解，引發(fā)超乎預料的發(fā)現(xiàn)。

激光干涉引力波天文臺執(zhí)行總監(jiān)雷茨：

這一次，（探測引力波）錯誤的可能性為零！我們有很多種分析數(shù)據(jù)的方式，每種方式都顯示了同樣的數(shù)據(jù)。我們還確定我們的探測器可靠。

路易斯安那州立大學物理學家加布里埃拉·岡薩雷斯：

這一發(fā)現(xiàn)是一個新時代的開端，引力波天文學現(xiàn)在成為現(xiàn)實。 

美國

為“捕獲”引力波，美國國家自然科學基金會于上世紀90年代在路易斯安娜州利文斯頓和華盛頓州漢福德各建造了一個激光干涉引力波天文臺(LIGO)。每個天文臺都有兩個長達4公里的測量臂，呈L型排列。來自加州理工學院、麻省理工學院等90多所高校的1000多名科學家參與LIGO的日常探測和研究。

歐洲

歐洲比較大型的探測器是由英國和德國合作，在德國Hannover附近建造的GEO 600探測器，以及由法國和意大利合作，在意大利Pisa附近的VIRGO探測器。GEO 600探測器的壁長是600米，而VIRGO的臂長是3000米。相比之下，VIRGO的造價和性能都遠高于GEO 600，和LIGO相當。

日本

早年，在日本有一個TAMA300探測器，位于東京附近的三鷹市，在日本的國家天文臺院內，臂長300米。此后，由于日本科學家的努力，名為KaGRA的項目終于在2008年立項。目前，這個探測器的建設已經基本完成，進入了調試階段。

印度

前些年，印度也開始加入了引力波探測的行列。LIGO實驗室和印度引力波物理學界已經達成協(xié)議，計劃把LIGO的一部分實驗設備運往印度，并在印度開設一個LIGO-India的引力波觀測站。

中國

早在上世紀70年代，引力波探測這一被諾貝爾獎獲得者楊振寧稱為“投錢少,有重大科學意義”的研究領域，就曾經在中國引起過熱潮。但中國的研究從1998年起中斷十余年。

2008年，在中科院力學所國家微重力實驗室胡文瑞院士的推動下，中科院多個研究所及院外科研單位共同成立了科學院空間引力波探測工作組，開始探索中國空間引力波探測的可行性。這一項目被列入中科院空間科學2050年規(guī)劃。

中國目前在引力波探測方向的項目是“天琴計劃”，根據(jù)目前的設想，“天琴計劃”主要將分四階段實施：第一階段，完成月球/衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)、大型激光陀螺儀等天琴計劃地面輔助設施；第二階段，完成無拖曳控制、星載激光干涉儀等關鍵技術驗證，以及空間等效原理實驗檢驗；第三階段，完成高精度慣性傳感、星間激光測距等關鍵技術驗證，以及全球重力場測量；第四階段，完成所有空間引力波探測所需的關鍵技術，發(fā)射三顆地球高軌衛(wèi)星進行引力波探測。

來源：央視新聞客戶端、蝌蚪五線譜微信公號

編輯：萬政