我們都知道宇宙中存在四種基本力，它們分別是強相互作用力、弱相互作用力、電磁相互作用力、引力相互作用力。直到今天為止，宇宙中任何被觀察到的，一切關於物質的物理現象，在物理學中都可藉助這四種基本相互作用的機制，來進行描述和解釋。這四種相互作用中，電磁力、強作用力、弱作用力這三種都在上世紀中期時就已經被探測並證明存在了，只有引力的作用一直存在於理論中，關於它存在的證據：引力波，卻一直沒有被發現。引力波的歷史可以追溯到100年前的1916年，那一年，愛因斯坦在他發表的廣義相對論中首次預言了引力波這種現象的存在。
就是這個老頭預言了一堆東西
時空的特性，什麼是引力波？
根據愛因斯坦的理論，空間或者更準確的說時空是有彈性的，我們可以將其想象成一個橡膠材質的結構體。任何物體，比如人、行星、或者是黑洞，都會使時空場發生扭曲變形。而時空的這一特性也意味著當一個行星在太空中移動時必定會在場曲面上產生波紋，就像是一個球在水中移動一樣，只不過不是水分子振動，而是時空的變形，小範圍的壓縮和拉伸。到這裡，單純橡膠結構體的概念已經不是很能完整的概括了，時空和它很類似，但是又與橡膠的特性有些許不同，不同的是時空場非常的堅固，那就意味著時空場的波紋也不會輕易被察覺。比如人體每次移動都會使時空場發生形變，但是我們卻感覺不到時空場的扭曲，那是因為引力的作用力太小了。但是行星或者黑洞等大質量天體就不同了，它們已經有了足夠大的質量，那就會讓時空場發生比較明顯的彎曲，從而生成更清晰的時空漣漪，而這些由質量彎曲時空產生的漣漪就是引力波。
雙黑洞碰撞產生強大的引力波
如何測量它們？
而對引力波的測量並不是那麼簡單的，由於引力波產生的效應很小,如果不主動去除外界干擾,不可能從“背景波動”中分辨出引力波信號。地震波、火車噪聲、觀測設備本身的極微小活動等都會構成干擾。測量引力波的方法是用射電望遠鏡向存在引力波的空間發射光線，而光會在不同的位置發生反射，由於位置距離的不同，光的運動時間也不同，這段時間差是可以測量的。在宇宙的某個角落，距離我們13億光年的地方有兩個黑洞發生了碰撞，這起驚人的事件使時空發生了鉅變，也使得人類第一次測量到了引力波。這項發現也證實了愛因斯坦猜想的正確性，並由此發展出了全新的認識宇宙的方法----引力波天文學。我們在地球上的不同位置測量這些光線的不同抵達時間，這樣就可以知道引力波從哪裡來。
我國的“天眼”是世界上最大的射電望遠鏡
新的觀測宇宙手段
目前為止，有兩種方法可以觀測宇宙。兩種觀測對象，第一種，觀察電磁場，通過拍攝宇宙照片來對比。第二種，研究宇宙中飛來的微小粒子。現在我們有了第三種方法來觀測宇宙，這種方法就是引力波，這將很有可能引發人類宇宙觀的巨大改變，引力波是一個全新的信息源，通過它我們可以更好的瞭解宇宙中所發生的各種事件及相關信息，即便這個信息已經非常遙遠。尤其是那些大質量天體的運動，比如黑洞碰撞、中子星合併或者宇宙大爆炸。
雙中子星合併
宇宙重元素丰度
我們都知道元素週期表到鐵為止的重元素是在恆星內部核聚變產生，超新星爆發過程等機制可以解釋一部分重元素的產生，但是光靠這些機制很顯然難以解釋宇宙中重元素的實際丰度，這些質量更大的元素究竟如何產生，一直未能得到很好的解釋。引力波的出現正好解決了這個難題，其觀測到的中子星合併使產生重元素的機制得到證實，從而解決了一個長期以來困擾物理學界的問題。從以前的兩眼一麻黑到現在的耳聰目明，我們不但觀測到了引力波，也找到了與引力波相對應的發射源，直接證明了稀有重元素丰度與中子星的合併有關，讓人類在探索宇宙秘密的道路上又近了一步。
中子星合併能產生一個地球質量的黃金
科學界新的任務
引力波是否是以光速傳播？有波就有對應的粒子，引力波對應假想的引力子。如果引力子像光子一樣，沒有質量，那也應該以光速傳播，這是經典的廣義相對論的預言。如果引力子有一點質量，也許有助於解釋宇宙加速膨脹。而如果引力子有質量的話，它就會以低於光速前進。這樣如果我們能分別觀測到一次高能事件產生的電磁輻射和引力波，測量它們到達地球是否有時間差，就能知道引力波是否以光速傳播。若是，則再次證實愛因斯坦的理論；若不是，則又是一個顛覆物理基礎的重要發現。
引力波的發現對人類來說無疑是意義非凡的，或許在將來人類可以用引力波做更多的事情，比如科幻作品三體中的引力波天線，或是星際迷航中的時空曲率引擎等，不過那都是很遙遠的故事了。
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