“我们探测到了引力波。我们做到了。”2月11日，美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）执行主任戴维·赖茨在华盛顿举行的记者会上宣布。接下来，是长久的欢呼、掌声和泪水……科学家们欣喜若狂，“科学粉丝”手舞足蹈，各大网上科技论坛等一片沸腾。
这是在爱因斯坦提出引力波的预言百年之后，美国科学家宣布，人类首次直接探测到了引力波。依照科学家的说法，这是人类第一次能够“听”到宇宙的“声音”。
那么，引力波是一种声音吗？“带走”3个太阳质量的引力波来了，要不要害怕？那么费劲探测爱因斯坦一百年前预言的引力波，到底为什么？
引力波你听说过吗？
100年前 爱因斯坦的“理论构想”
1915年，爱因斯坦提出的广义相对论，认识到引力是一种非常特殊的相互作用。广义相对论论证的一个重点就是，引力的本质是时空几何在物质影响下的弯曲。1916年，爱因斯坦又在广义相对论框架下发表论文，论证了引力的作用以波动的形式传播。这就是引力波的由来。引力波最初只是爱因斯坦的一个理论构想，来源于方程式的推导，而非真实的实验观察。爱因斯坦认为，由于引力波太过微弱，它无法被探测到。
40年前 发现“间接证据”者获诺奖
1974年，美国物理学家泰勒和赫尔斯利用射电望远镜，发现了由两颗质量大致与太阳相当的中子星组成的相互旋绕的双星系统PSR1913+16。观测结果精确地按广义相对论所预测的那样：当两个致密星体近距离彼此绕旋时，该体系会产生引力辐射。
这是人类第一次得到引力波存在的间接证据。泰勒和赫尔斯因此获得1993年诺贝尔物理学奖。
2
大发现
1、探测到引力波
黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。13亿光年之外两个黑洞合并所产生的时空震荡，首次直接被地球上的两个探测器发现。
2、双黑洞合并
这也是人们首次直接发现双黑洞系统——两个天体都是黑洞，互相绕转，最后合并。这听起来像是一场“黑吃黑的火拼”。
什么是引力波？
在爱因斯坦的描述中，有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲，物体的质量越大，时空就扭曲得越厉害，光和时间概念都发生了改变。
如果你将时空看成一张大橡胶膜，把太阳和地球放上去——太阳的比地球质量大得多，造成的时空扭曲也更大，所以看上去，地球在绕着太阳旋转。按照广义相对论的思路，“引力”只是时空扭曲必然带来的现象。
引力波是一种声音吗？
宇宙以光的形式向人类传递了太多信息，如今引力波在时空中向我们传递着类似声音般的新信息。
“我们愿意把它称为一种声音，但引力波并不是声音，”LIGO的数据分析专家魏因施泰解释说，声音以音速在空气中传播，而引力波则是以光速传播，可以在真空中传播。两者都是一种震动，但引力波是一种全新的震动方式。LIGO天文台将探测器连接到扩音器，从而“听到”引力波的声音。LIGO科学合作组织的研究成员、加州理工学院物理学教授陈雁北指出，引力波也是一种机械振动，如同用非常大的能量，在宇宙中敲响了一面蒙皮紧绷的鼓。
引力波是怎么被发现的？
2015年9月14日，激光干涉引力波天文台（LIGO）分别位于美国路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两个探测器，探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号。
探测器的L形测量臂（右图）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。
两个黑洞怎么合并？
在合并过程中，黑洞周围的时空被剧烈扰动，最后以引力波的形式传播出去。据研究人员估计，这两个黑洞合并前的质量分别相当于36个和29个太阳质量，合并后的总质量是62个太阳质量，其中3个太阳质量的能量以引力波的形式在不到1秒的时间内释放，释放的峰值能量比整个可见宇宙释放的能量还要高出约50倍。
引力波将揭开宇宙“最初三分钟”？
依照科学家的说法，人类探测到引力波，如同一个失聪的人突然获得听觉，从此获得感知世界的新能力。相信人类会“听”到或“看”到更多的宇宙故事。探测到引力波，人们将能为大爆炸理论和宇宙膨胀理论找到更有力的证据。
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。
不同宇宙之间的碰撞，会产生引力波。说不定在不远的将来，我们也可以依靠引力波来判断多重宇宙的存在与否。
星际通讯？
引力波是唯一可以在高维时空中传递的波。引力波的穿透能力比中微子还要强，它会不会被人类用于星际通讯领域呢？
陈雁北教授说，引力波非常微弱，因此很难发射可以被接收和探测的引力波。从理论上讲，有可能向一个正在合并的双黑洞发射一个叠加的引力波，可望产生一种引力波放大效果，但实际上不太可能实现。此外，由于引力波本身造成的时空弯曲是很小的，所以借助引力波“穿越时空、回到过往”并不现实。魏因施泰则说，引力波离应用阶段还很远。现在谈“借助引力波时空旅行”之类的科幻设想还为时太早，利用引力波的宇宙通信也只是一种微弱的可能。综合新华社等
世纪预言完成最后拼图
引力波的存在，让爱因斯坦提出的广义相对论的正确性再一次得到了证实。100年前，爱因斯坦就在广义相对论的基础上提出了引力波的存在，并预言强引力场事件可产生引力波，比如黑洞合并、脉冲星自转以及超新星爆发等。黑洞合并改变了周围的时空性质，引力波就是“时空的涟漪”。广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实，唯有引力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。因此，本次“捕获”引力波，让科学家们十分振奋：广义相对论的最后一块“拼图”被拼上了。南京大学天文与空间科学学院王祥玉教授告诉记者，这将有助于科学家们更好地探知宇宙空间的秘密，认识天体的性质。
释放能量那么那么大
为什么找它找了100年？
和高冷的引力波相比，我们显然更加熟悉电磁波和光波。但引力波的产生显然和电磁波不是一回事。
南京大学天文与空间科学学院王祥玉教授告诉记者，产生引力波的“源头”是宇宙中的黑洞。宇宙中大质量天体的加速、碰撞和合并等事件才可以形成强大的引力波。如本次美国科学家探测到的引力波信号，便是由于两个黑洞的“合并”而产生的能量。
在已经获知的信息中，引力波的能量被科学家们用“太阳质量”这一单位来进行衡量。
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。黑洞合并的过程中，有3个太阳质量被释放，这些能量以引力波的形式辐射出去。
不少网友因此形容，3个太阳质量释放的能量，“比数亿亿的原子弹同时爆炸”还要强的多，但也有人因此不解，“如此强大的能量，‘捕捉’应该唾手可得，为什么科学家还要花费这么大的力气呢？”
专家告诉记者，由于产生较强引力波的波源距离地球都十分遥远，因此能量传播到地球时变得非常微弱。“原子弹爆炸”也“减弱”成为了微弱的信号。因此从上世纪六十年代起科学家们就一直绞尽脑汁，想尽一切办法来“捕捉”到引力波的“踪迹”。
“先变高变瘦，再变矮变胖……” 当引力波袭来，我们会变形吗？
“如果一串引力波迎面通过你，那么变高变瘦对于你而言将不再是梦想。当然，变矮变胖也一样。在引力波的作用下，你会不断发生拉伸和压缩，你会先变高变瘦，再变矮变胖，再变高变瘦，再变矮变胖……”在一份网络疯传的引力波科普帖中，引力波能够改变人体的“高矮胖瘦”的“能力”让不少读者看得稀奇。
对此，南京大学天文与空间科学学院教授戴子高告诉记者，想要被引力波改变“高矮胖瘦”，除非站在黑洞的“洞口”。对于地球而言，引力波带来的影响微乎其微。
陈雁北教授说，引力波携带的能量很大，但实际对物质产生的作用却十分微弱，这也是探测它很困难的原因。如果把引力波在地面附近的能量流单位时间和面积算一算，就会发现它不能挪动电荷，所以作用很微弱，“如果把时空类比为弹簧，那么一定是一个很硬很硬的弹簧，用很大的能量才能压动一点点。”
引力波注定要写进教科书 物理学公式因此会“革新”？
广义相对论因为引力波的存在而获得了再一次的“证明”，由此带来的“革新”是否会对其麾下的诸多基本定理和公式带来影响？中学课本里的“万有引力”等定律和公式是否会发生改变？
戴子高教授告诉记者，因为引力波给地球带来的影响极其微弱，因此“地球上的”公式和定理不会变，
魏因施泰认为，探测到引力波后，应将其写入物理课本，“孩子们应该知道这件事，睁大眼睛看天空。也许这离日常生活还很遥远，但我们需要好奇”。
“从此可用这种新手段探索宇宙”
德国马克斯-普朗克引力物理研究所、清华大学博士后胡一鸣，作为LIGO科学合作组织成员，参与了此次引力波的探测。昨日，仍在德国进行研究工作的胡一鸣在接受记者采访时表示，引力波的成功探测，意味着人类拥有了新的手段去探索宇宙。
参与探测引力波项目的感受如何？
胡一鸣：能够见证历史，并参与到其中，我感到非常荣幸。
LIGO科学合作组织的此次探测，都经过了哪些考验？
胡一鸣：LIGO科学合作组织为了这次探测，从材料、镀膜、隔震、激光、真空，再到超级计算机、数值相对论、快速信号处理、数据分析、快速空间定位、参数估计，每一步都包含了科研人员的辛勤与付出。
为何引力波信号被探测到半年才得到确认，中间经过了哪些过程？
胡一鸣：去年9月14日引力波信号到达后3分钟，就被程序发现，但是因为那个时候还没有正式开始观测，等大家回过神来发现这次探测时，已经是半小时以后了。尽管如此，我们内部恪守规则，在没有万分的把握之前，严禁任何成员向任何组织外的个人透露消息。
LIGO科学合作组织非常的严谨。只有当你握有强有力的证据，你才可以做出超出常人想象的论断。此次我们所公布的每一句话，每一个数字，背后都是大量的讨论以及反复的计算和确认。可以说是两句三年得，一吟双泪流。
成功探测引力波后，未来的研究方向是什么？
胡一鸣：引力波的成功探测，意味着一个世纪的努力到达终点，更意味着一个新的研究领域的诞生。我们从此可以用这种新的手段探索宇宙，用前所未有的方式理解以前无法很清楚地理解的现象，比如超新星爆发具体过程、中子星内部结构等。这些对传统的电磁波天文学来说极具挑战的课题，有望通过引力波的研究变得触手可及。
不过就引力理论，和时空的理解方面，此次探测与爱因斯坦一个世纪前所创立的广义相对论高度吻合，所以很难从这次探测带来太多关于时空本质的深层次的突破。但我们也不能排除这种可能性：在未来的某一天，我们探测到了更为极端的引力波信号，在极端的物理条件下，广义相对论有可能会出现与观测事实的偏差，到那时，出现一个颠覆性的理论，革新人类对时空的理解，也未可知。
