引力波研究科学家：引力波究竟是如何被探测到的，为什么值得我们泪流满面？

按：作者@Jing Ming，少数引力波研究“圈子”里的华人科学家之一。本文由作者授权发布雷锋网，如已获授权，也请标明出处和作者。

现在是德国时间2016年2月11日晚上8点（北京时间2016年2月12日凌晨4点左右）。我刚刚结束我们所（AEI）的记者招待会回到家。正如我在评论区所说，当LIGO的主任David在华盛顿会场上来就宣布：“Yes! We did it!”的时候，AEI会场不少同事留下了眼泪，其中包括我们所长：

堂堂男子汉很少哭，我当时心中忽然暖流涌动，但还是强忍住没哭。那是一种强烈的感动，感动到想哭的感觉。整个新闻发布会上，我一直强忍着。

发布会结束我们喝香槟，相互祝贺，我还很贱兮兮的问了几个同事哭了没有，然后很自豪地说自己没流泪。

刚刚回到家门口，拿钥匙开门的时候，那种感觉又来了，特别强烈，我哆嗦地打开门，冲进卧室，我再也没忍住，嚎啕大哭了几分钟。

好几年都没哭过的我完全没想到：原来在这件事上，我会变了个人似得那么的感性和情绪化。

刚玩知乎不久，周末早晨慵懒的躺在床上刷知乎。看到知乎后除了吃惊之外有点开心，想不到国内公众对“引力波”这个很小众的方向也有关注，作为少数几个引力波研究“圈子”里的华人之一，我很想来谈一下这个问题，希望借此可以让更多的人了解这个方向。之前我很多次给身边对这个问题感兴趣的亲友解释过“我们做的是什么”，所以我能够用通俗、非专业的词汇描述，结合自己的体会给大家讲下，引力波这个学科的发展历史、物理意义、研究现状等等方面。由于纯手打，可能要分几次写才可以写完，希望大家支持（雷锋网会有系列更新）

对方这方面特别感兴趣的同学，推荐大家看一本书：KIP写的黑洞与时空弯曲（有中文译本），写的非常非常好，通俗易懂。曝一张我和Kip Thorne三个月前的一张合影：

1915年，爱因斯坦的广义相对论提出之后，这个描述“时空和物质”理论在很多地方受到实验检验。人们在确凿的实验证据下，一次又一次的被这个伟大理论的深刻与正确而震惊。这好比是这样一种感受：“啊~你们说这个世界和这个宇宙这这样的那样的，太不可思议了吧！和我体会到的感觉完全不一样啊！你们肯定瞎扯，我根本不信！”然后广义相对论在各个方面被实验证实，人们的感受慢慢地开始改变，慢慢接受这个事实：我们这个世界和我们本来认为的不一样。人们也渐渐体会到原来这个世界比我们本来以为的地深刻的多。

感兴趣的同学可以看下面这个，广义相对论的验证：广义相对论的实验验证

广义相对论的正确性已经毋庸置疑，但是，作为广义相对论的一个重要预言——引力波，却迟迟没有发现。把广义相对论作为人类科学圣经的科学家们上火了，他们坚信，引力波是一定存在的，为了探测到这个引力波，几代科学家们做出了很多尝试和努力（这个具体我们后面章节再说）。那么这个神秘的引力波，到底是啥玩意呢？

用最简单的一句话来描述，引力波是“时空的涟漪”。听起来好玄乎啊，什么是“时空的涟漪”？容我慢慢道来：

相信有不少同学对广义相对论不是很了解。来，不慌~这里你花几分钟就可以“学会”广义相对论，然后有了理论的武装，你就可以轻松理解本文里的很多事情啦。

要理解广义相对论，你只需要知道两句话，第一句相信大家都听说过：

1、空间三维+时间一维，这样时空就是四维。时空就是时间加空间，是一个整体。

比如：你就处在一个时空里。因为，此时此刻（时间），你一定在某个地方（空间）读这句话。同样，人们的宇宙也是时间加空间，所以宇宙就是四维时空。

第二句话就厉害了啊！大家看到后就知道广义相对论讲得是什么了！

2、时空告诉物质如何运动； 物质告诉时空如何弯曲

spacetime tells matter how to move; matter tells spacetime how to curve

恩，很简单吧，广义相对论就是具体说了时空是告诉物质怎么运动，以及，物质是让时空怎么弯曲的这么一个理论。这样也隐含了这么个意思：物质（有质量的东西，可能是能量，因为能量也有质量）如何在它的时空里运动，取决于它所处的时空性质。另一方面，只要有物质存在的时空，就会弯曲。弯曲程度、怎么弯曲，取决于它肚子里的物质质量大小以及分布。

看，其实不用管那些烦人的数学公式，我们也可以从根本上理解这门“深刻”的理论对吗？好的，大家既然已经理解相对论了，那现在就可很轻松地理解引力波了~^^~

先看一个图：

两个黑黑的就是黑洞，黑洞是质量很大很大的天体。由于质量很大很大，根据“物质告诉时空如何弯曲”，他周围的时空会一定弯曲得很厉害是。时空不弯曲的时候就像一汪平静的湖水，你在上面轻轻放上一个皮球，皮球下面的水面是一个弧形的吧，这就和黑洞存在、附近时空弯曲一个道理。光有一个皮球停在水面上，水面还是很平静。但是如果有两个皮球像图中两个黑洞那样彼此环绕运动着，那就不得了啊，水平会泛起阵阵涟漪。

同志们！水面是时空的话，那水波就是引力波！不要把引力波理解成引力的波，引力波的本质是时空的涟漪，是时空的波动！肿么样？是不是感觉一下子深刻了许多？我一直都觉得，越深刻的东西，越是那么平易近人、那么容易理解。

细心的同学可能已经看出来引力波产生的前提是什么了，是的，就是物质的运动。物质质量越大，运动的越剧烈，对这个时空的扰动就越大，引力波就越强。

黑洞是质量多大的天体啊，这两个大家伙跳着探戈，时空不被他们搅得天翻地覆才怪呢。

那~那~你们怎么还没有探测到引力波？

同学你问得好，问的我们无地自容，但又有点小委屈，真想嗷一句：皇上，臣妾做不到啊！

注：本节可能会涉及一些别的学科的知识，如果表述不正确，请大家指出。

（编辑：云计算网_泰州站长网）

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