趣说引力波

2016年初的一天，全世界的物理学界都沸腾了，一位物理学家如此形容自己的心情：“那是一种强烈的感动，感动到想哭。整个新闻发布会上，我一直强忍着。”究竟发生了什么？原来，被预言已百年的引力波，终于在那一天被探测到了。

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靠直觉无法理解的，比如引力的定义。

在广义相对论中，引力被归咎于时空的弯曲。它的意思是，我们平时看到的空间貌似是平直的，但真实的情况却是像哈哈镜里一样扭曲。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、来游乐场玩的小孩子或是地球这样的庞然大物，它就会变得弯曲。

但这种弯曲对于生活在蹦床上的“微小生物”人类来说，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，以致我们完全感觉不到。

如果只是弯曲还好，但如果这个大质量物体发生变化（如鸡蛋被吃了、小孩子蹦走了或地球爆炸了），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感觉不到它在震动。

时空弯曲

用圆规丈量宇宙

对于不喜欢被打扰的人来说，感受不到宇宙的震动是幸福的，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。于是，他们发明了世界上最大、最贵的圆规——迈克耳逊干涉仪（LIGO）。

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，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细微的差异。这样我们就知道，空间确实在震动。

LIGO的“两条腿”都有4000米长，最近的一次升级花费了几十亿美元。

然而，一切并非那么简单。第一，震动太小了，也许4000米只会发生1-17米的变化。虽然圆规腿很长，也只能勉强让我们感觉到两侧运动员（即激光）回来的时间差异。第二，我们不能让诸如跺脚、打喷嚏或地震影响观测，所以需要各种设备让两条腿稳定。同时，还要在很远的地方再建一个同样的装置——只有两个都震了，才知道这不是科研人员绝望时掀桌子引起的。

引力波能带来什么

对物理学家来说，这轻轻的一震，比《美人鱼》、《星球大战》加起来都好看，因为它蕴含的剧情是宇宙诞生的画面。

我们从小就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，在时空开始时，这个大蹦床有一次最剧烈的震动。引力波能让我们还原这个震动——它是否存在、有多大规模，诸如此类。

此外，引力波还能告诉我们看不到的宇宙空间在发生什么。如果你是《三体》迷，你就可以理解，假如在很远的星系一个文明被高阶文明炸掉了，我们能第一时间通过引力波知道这件事情是多么重要。（据第一财经）

链接：悦读引力波

除了刘慈欣的《三体》，还有哪些图书中提及了引力波？

1.《抽屉里的青春》：作家吴岩的中短篇科幻小说集，其中《引力的深渊》非常前瞻性地将主题瞄准了引力波。

2.《星际穿越》：这本书并非同名电影的原著小说，而是由电影的科学顾问、天体物理学家基普·索恩执笔完成的科普读物，旨在向读者提供电影的相关背景知识，其中有一大段讲述了引力波。

3.《宇宙之海的涟漪：引力波探测》：由澳大利亚作家大卫·布莱尔与杰夫·麦克纳玛拉合著。除了内容上的深入浅出，该书还用轻松的笔触讲述了引力波探索的各种逸闻趣事。

4.《爱因斯坦尚未完成的交响乐》：作者玛西亚·芭楚莎将整个引力波探测的来龙去脉介绍得非常详尽，让读者了解引力波学者是如何执著于升级引力波探测器原理、提高探测器灵敏度的。