引力波：13億光年外的宇宙“心跳”

2016年2月11日，美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）負責人、加州理工學院教授David Reitze宣布，人類首次發(fā)現(xiàn)了引力波。消息一出，震動世界科學界。英國天文物理學家斯蒂芬·霍金表示，他相信這是科學史上重要的一刻。

最后一塊“拼圖”被找到

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”。愛因斯坦于1916年左右在廣義相對論中提出引力波理論，認為聚集成團的物質(zhì)或能量的形狀或速度突然改變時，會改變附近的時空狀態(tài)，效應(yīng)就像漣漪以光速在宇宙中傳播。因此，當兩個黑洞于約13億年前碰撞，兩個巨大質(zhì)量結(jié)合所傳送出的震動，于2015年9月14日抵達地球，被地球上的精密儀器偵測到。

然而，從預(yù)言到探測，物理學家等待引力波的到來已有一百年之久。為什么引力波這么難得一見？主要原因是，相比較其他的幾種力（強力、弱力、電磁力），引力是最弱的，相應(yīng)的引力波效應(yīng)也就很弱。想當初愛因斯坦在發(fā)表自己新的理論之后，就估算了引力波的強度。引力波的強度通常利用相對變形大小來表示，但是結(jié)果往往是小得可憐，幾乎無法被探測到。

就像發(fā)布會上所言，這或許是大自然給苦盼許久的人們的一份禮物。2012年，LIGO天文臺創(chuàng)建人基普·索恩在《科學》雜志的一篇評論文章中說，預(yù)計在2017年，第一例黑洞合并的事例將會被發(fā)現(xiàn)。當時預(yù)計LIGO的升級會在2016年年底完成，結(jié)果是升級進度超前，讓我們提前聽到了來自宇宙時空的聲音。

打開科學研究新的“窗口”

斯蒂芬·霍金的黑洞與宇宙起源理論為我們開啟了探索時空之謎的渠道，現(xiàn)在這位科學家正在研究引力波理論，試圖將其納入新的理論體系中?；艚鹪诮邮苡鴱V播公司專訪時表示：“引力波為我們提供了看待宇宙的嶄新方式。人類探測到引力波的這種能力，有可能使天文學發(fā)生革命性的變化。這是人類首度發(fā)現(xiàn)黑洞的二元系統(tǒng)，首度觀察到黑洞融合?！薄俺藱z驗（愛因斯坦的）廣義相對論，我們可以期待透過宇宙史看到黑洞。我們甚至可以看到宇宙大爆炸時期初期宇宙的遺跡，看到其一些最大的能量。”

引力波以光速傳播，它與物質(zhì)的相互作用非常弱，利用引力波，我們可以看到宇宙的最早期，引力波是我們了解宇宙形成的最好工具。

目前，引力波被物理學家認為是唯一一種可以在不同維度傳播的波。不同宇宙之間的碰撞，會產(chǎn)生引力波。說不定在不遠的將來，我們也可以依靠引力波來判斷多重宇宙的存在與否。

就如同一個天生的聾啞人，一直在聽別人說聲音的存在，突然有一天聽力恢復(fù)了。我們此刻的心情差不多也是如此，引力波給我們打開了一扇全新的窗口。

（摘自《人民周刊》2016年第5期，有刪改）