爱因斯坦最后一块拼图终于找到，人类探测到引力波

爱因斯坦百年前的预言终成真

美国科学家11日宣布，他们探测到引力波的存在。引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。

两颗黑洞相互盘旋发出引力波示意图

美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台（LIGO）”的研究人员当天在华盛顿举行记者会，宣布他们利用LIGO探测器于2015年9月14日探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号。

据他们估计，这两个黑洞合并前的质量分别相当于36个与29个太阳质量，合并后的总质量是62个太阳质量，其中相当于3个太阳质量的能量在合并过程中以引力波的形式释放。

LIGO探测器是美国分别在路易斯安那州利文斯顿市与华盛顿州小城汉福德市建造的两个引力波探测器，不久前完成了改造升级，其探测灵敏度相比2010年提高了约10倍。

 什么是引力波  

引力波是一种时空涟漪，如同石头被丢进水里产生的波纹一样。黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。100年前，爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。

引力波与电磁波不同，比如引力波无法通过电磁辐射直接观测，引力波与宇宙中物质的相互作用是非常微弱的，可以传播至很远的宇宙空间。

 引力波探测器LIGO

 激光干涉引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，缩写为LIGO），在美国的华盛顿汉福德与路易斯安娜州之间有两个探测器，呈现L型排列，利用迈克耳逊干涉仪原理进行测量引力波。 

L型测量臂很长，达到4公里，两个测量臂垂直排列，两端各有反射镜面。科学家认为激光在测量反射臂上来回反射，如果干涉条纹发生了变化，就说明探测到了引力波事件。

 激光干涉引力波天文台1999年建成的时候造价接近4亿美元，在美国路易斯安那州列文斯顿和华盛顿州的哈福德之间有两个探测器LIGO外观。

 2005年之后，激光干涉引力波天文台再次进行了升级，使用更高功率的激光器和避震措施，降低误差。

 LIGO何以探测到引力波

根据现在已有的消息，造成此次探测到的引力波是两个分别为29倍太阳质量与36倍太阳质量的黑洞，并合形成一个62倍太阳质量的黑洞，最终成为Kerr黑洞。传播速度跟光速一致。

在两个黑洞相互接近绕转的过程中，根据广义相对论的数学物理推导，这是一个随时间变化的四极矩，因此会不断朝外辐射引力波，而引力波的辐射会把两个黑洞之间的引力势能降低，所以两个黑洞的距离会变小。

这是一个典型的正反馈过程，随着两个黑洞的距离变小，它们之间相互绕转的频率会变得更快，就好像是在舞池上的两个芭蕾舞演员，最后他们会抱在一起——这就是两个黑洞碰撞并合在了一起，这一过程会放出大量的引力波能量，损失的那3个太阳质量就是变成引力波辐射出去的。

这一辐射的能量有多大，通过爱因斯坦的著名质能方程E=MC2计算可知，这相当于数以亿亿亿亿计的原子弹同时爆炸，其威力相当惊人，整个空间都在颤动。这一颤动也在13亿年后传到了地球——这就是目前LIGO探测到的引力波。

发现引力波意味着什么？

 引力波的发现意义重大，从科学意义上看，引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中，这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。

一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制。引力波的穿透能力比中微子还要强，它也许真能像科幻小说《三体》中描述的那样，被人类用于星际通讯领域。

来源 新华社 网络

编辑 颜沁