2016年2月12日讯，美国科学家１１日宣布第一次直接探测到引力波的存在。引力波是爱因斯坦广义实验验证中最后一块缺失的“拼图”，它的发现是物理学界里程碑式的重大。

　　“女生们、先生们，我们已经探测到引力波，我们找到它了。”美国“激光引力波天文台”（ＬＩＧＯ）执行主任戴维·赖茨当天在举行的记者会上宣布。来自理工学院的赖茨把寻找引力波比作科学上的登月项目。“我们做到了，我们登上了这个‘月球’，”他兴奋地重复道。参与记者会的还有麻省理工学院的研究人员及资助研究的美国国家科学基金会人员。

　　引力波是一种时空涟漪，如同石头被丢进水里产生的波纹。黑洞、中子星等在碰撞过程中有可能产生引力波。 关于引力波的强度，爱因斯坦也很快计算了出来——非常微弱。

　　１００年前，爱因斯坦的广义预言了引力波的存在。广义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，唯有引力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。

　　上世纪７０年代，曾有美国科学家在观测双星系统的过程中，发现引力波存在的间接，并因此获得１９９３年诺贝尔物理学。

　　在将于《物理学评论通讯》发表的新研究中，科学家探测到的是由黑洞合并产生的一个时间极短的引力波信号，持续不到１秒。它经过１３亿年的漫长旅行，于２０１５年９月１４日抵达地球，被刚升级的ＬＩＧＯ的两个探测器以７毫秒的时间差先后捕捉到。

　　据研究人员估计，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，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，的峰值能量比整个可见的能量还要高出约５０倍。

　　２０１４年，一个研究小组声称利用位于南极的ＢＩＣＥＰ２望远镜，在大爆炸的“”——微波背景辐射中找到了极早期引力波留下的独特印记。但最终该小组承认他们的研究可能出错，有关发现有可能是中的尘埃干扰造成的。

　　过去数十年来许多跨国科学团队都致力于找寻引力波存在，但引力波对于附近时空的冲击因距离地球太远，弱不可见，加深观测的难度。以地球和4.3光年之外的半人马座α为例，被引力波扭曲的太空可能只有一根头发般的变化。

　　ＬＩＧＯ是美国分别在易斯安那州利文斯顿市与州小城汉福德市建造的两个引力波探测器，升级后其探测灵敏度大幅提高。１０多个国家超过１０００名科学家参与了这个搜寻引力波的项目。

　　“除了检验(爱因斯坦的)广义，我们可以期待透过史看到黑洞。我们甚至可以看到大爆炸时期初期的遗迹、看到其一些最大的能量。”

　　——同为黑洞专家的英国天文物理学大师霍金在接受英国公司(BBC)专访时表示，他相信这是科学史上重要的一刻。

　　“发现引力波是一个重大里程碑，它了观测的一个新窗口，可以跻身过去２５年最重要的学发现之列，有望获得诺贝尔。 ”

　　——有关ＬＩＧＯ发现引力波的传言已在物理学界了几个月，最早透露这一消息的是美国亚利桑那州立大学物理学家劳伦斯·克劳斯对记者说。

　　“这一发现是一个新时代的开端，引力波天文学现在成为现实。”ＬＩＧＯ项目组发言人、易斯安那州立大学物理学家加布里埃拉·冈萨雷斯如此描述。

　　记者了解到，LIGO的研究工作由激光引力波天文台科学合作组织完成。这一合作组织包含来自美国和其他14个国家的1000多名科学家。合作组织中的90多所大学和科研机构参与研发了探测器所使用的技术，并分析其产生的数据；在组织中，有约250名做出重要贡献的是学生。

　　2009年，大学成为该合作组织的正式，也是该合作组织在中国的唯一。记者了解到，来自的研究团队着重采用先进计算技术提高引力波数据分析的速度和效率，参与了引力波和数据分析软件等工作组相关研究。团队与麻省理工学院等合作组织合作开展，参与构建引力波数据计算基础平台。团队开发的数据分析软件工具被整个合作组织的科研人员广泛使用。

　　记者了解到，研究团队的相关数据分析结果已经在自然、物理评论快讯等期刊上发表论文数十篇。团队的科学家坦言，虽然国际上引力波科学研究和观测工作开展得如火如荼，但我国在这方面的基础还相对薄弱，目前尚没有自主建设的引力波天文台。

　　科学家，随着国际上引力波直接观测的成功和引力波天文学时代的，我国亟须自主建设引力波天文台，要脚踏实地从培养人才入手，有合作的心态，充分借鉴国际上已有的研究和实验。此外还要大力加强科学目标引领下的跨领域合作，才有可能带动一系列的技术创新和科学发现，进一步推动我国引力波科学研究的发展。

　　马普引力物理所、大学博士后、激光引力波天文台科学合作组织胡一鸣通过“知识”微信号进行了解读。

　　胡一鸣说，人类在面对的时，从来都是只能远观而不可聆听。望远镜越来越大，越来越灵敏，却仅仅让天文学家“目明”而不能“耳聪”。人类认识的，一直是一片寂静。但是引力波探测器首次搜寻到了引力波。

　　胡一鸣说，探测到的引力波信号是在十几亿光年外，这个信号在从20Hz跃升到150Hz的并合频率时只用了不到0.2秒的时间。

　　胡一鸣在解读中表示，如果把时空想象成一根弹簧，时空中的质量变化会导致弹簧的伸缩。但是由于引力太过微小，所以时空这根弹簧非常之硬，以至于其改变量极难察觉。即使巨大的能量也仅仅能够改变分毫。这使得引力波极少与物质相互作用，阻隔得再厚的墙壁在引力波面前都如同透明一般，也让探测极为困难。

　　胡一鸣表示，探测到引力波的意义不仅仅是验证广义，更对天文探测起着无比重要的作用。事实上，引力波不光具备视觉所不能及的信息，其与人的听觉还有另一种异曲同工之妙：正如堵住一只耳朵，人就无法分辨声音的来源，只靠一个引力波探测器，也无法确定致密双星并合的信号。因此，以地球为脑袋，引力波探测器为耳朵，科学家们架设起了一座倾听的招风巨耳。

　　爱因斯坦提出的广义认为，引力是大质量对周围时空产生的扭曲。在提出广义的一年之后，他提出，一个大质量物体在发生摇晃时，会在周围的时空中产生“涟漪”，即引力波，并以光速向四周。引力波到底是真实的存在，还是人造的数学概念，他和其他物理学家立刻展开了争论，爱因斯坦在此过程中也摇摆不定，数次改变主意。

　　1969年，马里兰大学帕克分校的物理学家约瑟夫·韦伯用自制的仪器发现了引力波。仪器的主要部分是一个大块的铝制圆柱体，长2米，直径为1米，设计者认为，当引力波穿过这个大铝块时，铝块就会发出振动，从而被探测到。然而，他的实验结果从未被其他人重复出来。除了他自己，没有人相信他真的找到了引力波。尽管如此，他的工作仍然给了该领域的其他科学家很多参考。

　　大学阿默斯特分校的约瑟夫·泰勒及其研究生拉塞尔·赫尔斯发现了已知的首个脉冲双星，被命名为PSR B1913+16（上图是艺术家对其的描绘）。它包含两个中子星，在互相绕转的同时逐渐向内接近，根据爱因斯坦的理论，这是因为中子星运动的过程中向外发出引力波，不断损失能量，因此轨道半径减小，而该中子星螺旋向内运动的速率与广义所预言的完全相同。该发现因此被视为对引力波的间接验证，赫尔斯与泰勒也获得了1993年的诺贝尔，“因其发现一种新类型的脉冲星，为引力的研究打开了新的窗口”。

　　当麻省理工学院和理工学院的科学家计划用激光的方法来寻找引力波时，很多研究者是极力反对的。反对者担心这会让大量资金打了水漂——建造这类探测器需要极大的投入，但可能什么都找不到。然而，美国国家科学基金会最终于1990年批准了激光引力波天文台（LIGO）的建造，并在1992年确定了两座探测器的选址：州的汉福德和易斯安那州的利文斯顿。探测器的建设于1999年完工，并于2001年开始收集数据。然而，之后的9年内，LIGO什么都没有找到，而它也于2010年被关闭，等待升级重启。

　　位于南极的BICEP2设备他们观测到了另一种引力波的存在。研究者称，他们发现了“B模”信号，这是一种微弱的微波信号，可能来自于大爆炸时产生的原初引力波。然而，后续分析表明他们的“发现”只是一个误差，来自于我们以内的星际尘埃。

　　在2010年关闭并开始升级的LIGO最终于去年9月重启。升级后的高级LIGO探测引力波的能力大大提升，并在刚刚开始运行的阶段就找到了来自两个正在并合的黑洞所产生的引力波，给一个世纪之久的引力波搜寻历史画上了的句号。高级LIGO已经于2016年1月结束了第一轮数据采集，之后它将继续升级，并与欧洲的高级Virgo等设备联合观测。

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