在物理學中,引力波是指時空彎曲中的漣漪
通過波的形式從輻射源向外傳播
這種波以引力輻射的形式傳輸能量
1916年,愛因斯坦基于廣義相對論預言了引力波的存在。引力波的存在是廣義相對論洛倫茲不變性的結果,因為它引入了相互作用的傳播速度有限的概念。
相比之下,引力波不能夠存在于牛頓的經典引力理論當中,因為牛頓的經典理論假設物質的相互作用傳播是速度無限的。
2016年6月16日凌晨,LIGO合作組宣布:2015年12月26日03:38:53 (UTC),位于美國漢福德區和路易斯安那州的利文斯頓的兩臺引力波探測器同時探測到了一個引力波信號;這是繼 LIGO 2015年9月14日探測到首個引力波信號之后,人類探測到的第二個引力波信號,距離地球約13億光年的兩個大約30個太陽質量的黑洞碰撞所發出的引力波。
2017年10月16日,全球多國科學家同步舉行新聞發布會,宣布人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波,并同時“看到”這一壯觀宇宙事件發出的電磁信號。
其實,在100年前,當愛因斯坦預測引力波存在的時候,他也不曾想過,有朝一日,人類能夠真正觀測到引力波:這個效應是如此的微弱,無法察覺......


在很長一段時間內,物理學家也搞不清這個解的物理意義,更沒想到這個波可以有什么觀測上的價值。在1960年左右,引力波的物理意義開始明朗,物理學家認為,引力波可以被看成是引力相互作用的傳播,并且可以被看成是攜帶著引力能。這就說明,引力相互作用是以光速傳播的。

想了解引力波所對應的時空幾何,需要把剛才光滑的蘋果變成粗糙的橘子:橘子表面有兩種彎曲的幾何結構。大尺度的時空幾何(橘子的半徑)代表了宇宙空間中的引力,而小尺度的幾何(粗糙的點點)代表了引力波。


上面的三個過程,讓我們第一次“親眼看到”了黑洞的存在。由于引力波可以看成是直接推動了鏡子的機械振動,我們也可以說是親耳聽到了黑洞的存在!
翰林本期課題:?物理學思維研究與應用?,加州理工學院教授將親自帶你進行科研探究,一起體會物理的有趣與神秘。


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