引力波顧名思義，就是引力源的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的引力波動(dòng)，這個(gè)波動(dòng)就是時(shí)空的漣漪。這個(gè)提法是愛因斯坦和愛丁頓最早從理論上給出的預(yù)言。有了理論預(yù)言自然就有科學(xué)家想去探測(cè)引力波的存在。
第一個(gè)開始進(jìn)行引力波探測(cè)的是美國(guó)物理學(xué)家約瑟夫·韋伯。他是1959年首次提出了引力波的探測(cè)方案，1969年底，韋伯在權(quán)威雜志《物理評(píng)論快訊》上列出一系列零時(shí)延遲事件的超出值，并聲明這是真正的引力波跡象。這意味著，他探測(cè)到的每一個(gè)脈沖將意味著比人們所能想象得出的事件所爆發(fā)的能力還要高出幾百萬倍的引力波的閃爍。但是后人一直也沒能成功重復(fù)韋伯這個(gè)實(shí)驗(yàn)。
老郭（郭哥論道）開始關(guān)注引力波這個(gè)話題還是從遼寧一位下崗工人在7年前參加電視節(jié)目時(shí)提到“引力波”遭到譏諷的視頻在網(wǎng)上熱傳這個(gè)事件開始的。從那時(shí)，老郭覺得自己落伍了，必須及時(shí)補(bǔ)腦，于是買了一《本廣義相對(duì)論基礎(chǔ)教程》開始學(xué)習(xí)。
結(jié)果這一開始才發(fā)現(xiàn)，原來廣義相對(duì)論真的不是那么簡(jiǎn)單的。單是黎曼幾何和張量分析，老郭就花了一年多的時(shí)間才能看明白寫的是啥（無奈啊，本科畢業(yè)，沒學(xué)過這么高深的數(shù)學(xué)）。有了這個(gè)數(shù)學(xué)工具，才能勉強(qiáng)看懂廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)入門部分。今天老郭來跟各位愛好科學(xué)的小伙伴們聊聊引力波這個(gè)話題。
脈沖雙星系統(tǒng)輻射引力波
1974年年底，修斯和泰勒研究了射電脈沖雙星PSR1913+16，這是致密雙星系統(tǒng)中的一顆脈沖星。通過多年的監(jiān)視觀測(cè)和分析，求得其軌道公轉(zhuǎn)周期變小的變化率與廣義相對(duì)論計(jì)算的引力波輻射造成的輻射阻尼的預(yù)言符合得非常好，從而間接地證明了引力波的存在，為此他們獲得了1993年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
但是，對(duì)引力波的直接觀測(cè)一直沒有成功。1990年前后國(guó)際上就積極籌建并已經(jīng)于1999年，在路易斯安那州的利文斯頓與在華盛頓州的漢福德分別建成相同的探測(cè)器。這也是近30年來耗資最大的物理實(shí)驗(yàn)了。
LIGO引力波探測(cè)器
另外，還有一些正在建造或運(yùn)作中的地面干涉儀，例如，法國(guó)和意大利合作建造的處女座干涉儀（VIRGO）（臂長(zhǎng)3000米）、德國(guó)和英國(guó)合作的GEO600（臂長(zhǎng)600米）、以及日本正在建造中的神岡引力波探測(cè)器（KAGRA）（臂長(zhǎng)3000米）等。另外，歐洲空間局（ESA）正在建造未來在太空中運(yùn)行的激光干涉空間天線（LISA），其將會(huì)被用來探測(cè)低頻引力波信號(hào)。
2002年LIGO正式進(jìn)行第一次探測(cè)引力波，2010年結(jié)束搜集數(shù)據(jù)。在這段時(shí)間內(nèi)，并未探測(cè)到引力波，但是整個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)，靈敏度也越加改善。在2010年與2015年之間，LIGO又經(jīng)歷大幅度改良，升級(jí)后的探測(cè)器被稱為“先進(jìn)LIGO”（aLIGO），于2015年再次開啟運(yùn)作。經(jīng)過多年不懈努力，LIGO科學(xué)團(tuán)隊(duì)與VIRGO團(tuán)隊(duì)終于在2015年9月14日探測(cè)到兩個(gè)黑洞并合所產(chǎn)生的引力波。
引力波觀測(cè)到的兩個(gè)中子星合并
在2015年12月26日、2017年1月4日、2017年8月14日分別三次探測(cè)到兩個(gè)黑洞并合所產(chǎn)生的引力波，又在2017年8月17日探測(cè)到兩個(gè)中子星并合所產(chǎn)生的引力波事件，這標(biāo)志著多信使天文學(xué)的新紀(jì)元已經(jīng)來臨。
2016年， LIGO 科學(xué)團(tuán)隊(duì)與 VIRGO 團(tuán)隊(duì)共同宣布，在2015年9月14日測(cè)量到在距離地球13億 光年 處的兩個(gè)黑洞合并所發(fā)射出的引力波信號(hào)。之后，又陸續(xù)探測(cè)到多次引力波事件。
由于引力波的相干性和極強(qiáng)的穿透性，引力波的檢測(cè)和波形的研究對(duì)于現(xiàn)代天文學(xué)和物理學(xué)有極其重大的意義?？茖W(xué)家們預(yù)期對(duì)引力波的探測(cè)至少將對(duì)以下幾個(gè)方面有所貢獻(xiàn)：
1、引力波可以穿透超新星爆炸是產(chǎn)生的不透光的殼層，通過對(duì)超新星爆炸時(shí)產(chǎn)生的引力波波形的分析，人類將首次了解到超新星爆炸過程中內(nèi)核的變化情況；
2、通過引力波的研究人類將可能直接確定黑洞的存在，可以測(cè)量黑洞和中子星的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生率及其在宇宙中的分布，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)伽馬爆與致密雙星互繞結(jié)合的關(guān)系；
3、可以確定在極高密度下（密度大于5后面15個(gè)零千克每立方米）物質(zhì)的物態(tài)方程；
4、可以研究早期宇宙（符合時(shí)期以前）的狀態(tài)。
總之，引力波作為不同于電磁波的一個(gè)全新窗口將對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然界和宇宙空間產(chǎn)生巨大的影響。
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