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物理学的丰收月
回顾2017年科学界的大事件,引力波是必然要提到的超热话题.整个10月,全世界媒体的目光都因为引力波而集中于物理学.
10月3日,诺贝尔物理学奖青睐引力波,颁给了与之相关的科学家：麻省理工学院雷纳·韦斯、加州理工学院巴里·巴里什和基普·索恩因“为激光干涉引力波天文台（LIGO）以及引力波的观测作出决定性贡献”而获诺贝尔物理学奖.
10月16日,全球数十家著名天文机构举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”了这一宇宙事件发出的电磁信号.中國第一颗空间X射线天文卫星——“慧眼HXMT”望远镜也对此作出了贡献.
这两条大新闻都围绕着引力波,科学界对此反应热烈,科学家欢欣鼓舞.但对非专业人士来说,恐怕根本分不清这两条新闻有什么差别,只感觉似乎一夜之间所有媒体都在谈论引力波.至于新闻里提到的其他名词——黑洞、中子星等不是早就在物理学的相关书籍和新闻里出现过了吗?为什么科学家和媒体还会如此激动?要明白这一点,我们必须回溯到牛顿的经典物理学被颠覆的时刻,了解引力波理论的来源.
十分重要的证据
牛顿的经典物理学清晰、严谨、优美,我们在中学阶段学习的大部分力学内容,都属于牛顿力学,其中万有引力就是一个十分重要的知识点.在牛顿力学体系中描述的万有引力,没有时间的存在.在两个有质量的物体之间,万有引力瞬时发生,传递不需要时间.但爱因斯坦的广义相对论推翻了这一点,认为引力的传递是需要时间的.一个有质量的物体会弯曲时间与空间,这种弯曲向外传播,导致另一个物体受力情况改变,这就产生了万有引力.
引力源质量改变,导致引力振荡,就会形成引力波（想想物理课本中石子投在水中产生水波的例子）,仿佛时空的涟漪.它以光速传播.
现在你明白引力波为什么这么受重视了吧?因为它是一个极其重要的证据,能够推翻一个原本被广为接受的理论,证实一个新的理论.
或许对生活在21世纪的你来说,爱因斯坦已经被捧上了神坛,牛顿力学什么的,不是早就被推翻了吗?不不不,我们所看到的,只是科学争论的结果.有一些证据被找到了,但还有更多的细节和证据,需要科学家在探索研究中去寻找、发现.引力波就是其中十分重要的一个,刚刚出炉,新鲜热乎.
难度MAX的探测
2015年9月14日,LIGO探测到了两个黑洞合并发出的引力波,这是人类第一次直接探测到引力波.此后,LIGO又在2015年12月26日、2017年1月4日和2017年8月14日探测到了引力波.
2016年2月12日,LIGO合作组宣布了2015年首次探测到引力波的消息,2017年,诺贝尔物理学奖就被颁给了相关科学家.这在这项大奖的历史上十分少见,大多数获奖者在发布成果后,等待了十几年甚至几十年,才获得了诺贝尔奖评委会的肯定.只有少数幸运儿（如杨振宁、李政道、赖尔等人）,才像2017年的这三位获奖者一样,很快受到青睐.
科学成果与奖项之间的时间延迟是十分正常的,因为很多成果需要经过时间的检验.一些十分重要的科学理论,往往要经历很多争论,有时候甚至因为没有验证它的条件,而无法很快获得科学界的广泛认可.
引力波就是一个验证难度极大的对象,探测它的技术难度太大了.以2015年首次探测到的引力波为例：LIGO的干涉仪的臂长发生了4×10-18米的改变.
多信使的新时代
两个黑洞,一个质量相当于36个太阳,另一个质量相当于29个太阳.这两个黑洞合并后的黑洞,质量相当于62个太阳,于是就有相当于3个太阳的质量转化为引力波的能量.这么大能量的引力波,跨越13亿光年,穿过LIGO的两个探测器（一个位于美国华盛顿州汉福德,一个位于美国路易斯安那州利文斯顿）,才让它们的臂长有了这么一点点的改变,才让人类能够探测到.
如果说,探测到了引力波,是知道有两个“大块头”在很远的地方发生了“火并”,那么关于这两个“大块头”的详细信息,我们就没法知道了.我们对远距离天体的了解,往往来源于其发射的电磁波,而黑洞合并时几乎不发射电磁波.2017年10月16日发布的大新闻,是说中子星的合并,不仅有LIGO在2017年8月14日探测到的引力波,还有伴随着这次引力波发出的电磁波,它被全球多台电磁望远镜“看”到了.因此,很多新闻都说,这是人类第一次“看到”引力波.与黑洞合并不同,中子星合并不仅产生引力波,还会抛射出少量物质,因此会发出多种电磁辐射.在这次观测中,科学家找到了该合并事件中与引力波对应的电磁辐射.
从此之后,我们可以用全新的手段去探索宇宙,引力波加入了电磁波、中微子等探测宇宙的队伍,多信使天文学的时代来临了！
引力波论文参考资料：
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