如何读懂引力波（不明觉厉一篇文章让你彻底搞懂引力波）

北京时间16日晚22时，

包括我国在内的多国科学家宣布，

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”由这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。

由加州理工学院和牛津大学提供的图片显示的是双中子星GW170817合并的射电波观测图象。（新华社供图）

由加州理工学院和牛津大学提供的图片显示的是双中子星GW170817合并的射电波观测图象。（新华社供图）

美国东部时间8月17日8时41分（北京时间20时41分），美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）捕捉到这个引力波信号。此后2秒，美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。

引力波到底是啥？为什么它如此受关注？

一张图读懂引力波

（科技日报供图）

引力波是爱因斯坦在广义相对论中的一种设想，这种设想来源于引力的辐射理论。

打个比方，如果将宇宙看做是一个橡胶膜，在一个平整的橡胶膜上放置物品，会造成橡胶膜发生形变和下陷。那宇宙中的星体就相当于放在橡胶膜上的物体，会对周围的时空造成压缩，拉伸和形变。所以当大质量的物质在时空中运动时，附近的曲率就会随之改变，所产生的变化会以光速像波一样向外传播，而这种时空的波动就是我们神秘的引力波。如果用一种文艺的比喻来形容这种现象的话，我们可以叫它“时空的涟漪”，就像平静的湖面因为一颗石子落水而荡起的波纹。

中国彗星卫星做出重要贡献

我国包括南极巡天望远镜AST3-2、国内第一颗空间X射线天文卫星慧眼望远镜在内的多台设备参与观测引力波事件，我国科研人员还借助引力波光谱解开了宇宙中金、银等超铁元素的产生之谜。

南极巡天望远镜

南极这个望远镜是中国自主研发的首台全自动无人值守望远镜，由中国南极天文中心、中国科学技术大学、南京天文与光学技术研究所、南京大学天文与空间科学学院联合开发和维护。

昨天晚上10点发布的这个大新闻，也和中国即将开展的引力波探测计划密切相关。中国天文学家们正在紧张地开展工作，计划在太空实现“空间太极计划”“天琴计划”，在西藏实现“阿里实验计划”，聆听其他来源的引力波。也许未来的“科学大新闻”就是由中国科学家主导发布了。

2017年8月17日，第4例引力波事件发生后的第3天，美国激光干涉引力波观测台LIGO又发现一个新的引力波信号GW170817。与前4例黑洞合并所产生的引力波不同，GW170817是一个由双中子星合并产生的引力波。全球约70个地面及空间望远镜从红外、X光、紫外和射电等多个波段开展后续观测。

身在南京的中科院南极天文中心的年轻成员胡镭，是第一个注意到南极巡天望远镜AST3-2“有情况”的人。

胡镭透露，8月18日中午，南极团队获知引力波信号准确方位后，立刻调整巡天望远镜角度，把望远镜观测角度拉到极限，历时10天，每天2小时，终于在预期坐标内看到了那个宝贵的亮点。中国在南极抓住了这个机会！

引力波是如何被检测到的？

20世纪90年代，麻省理工学院的莱纳·魏斯（Rainer Weiss）想到了一个绝妙的点子：用激光的干涉来测量引力波。

简单来说，一束激光在经过一个半透镜后朝向两个互相垂直的方向前进，各自撞上一面反射镜，反射回来重新汇聚。理论上，只要反射镜与半透镜的距离精确一致，汇聚后的激光能够由于干涉而相互抵消。而一旦引力波经过，激光走过的距离被改变，干涉现象也会因此发生变化，从而被观测到。

这个点子后来受到了加州理工的著名引力学家基普·索恩（Kip S. Thorne）的关注（对，这老人家就是《星际穿越》的科学顾问兼制片人）。他发现在魏斯的方法上加些合理的改进，可能行得通。

于是，加州理工和麻省理工开展合作，主导了两个激光干涉引力波观测台（LIGO）的建设。

正常情况下，LIGO发出的激光相互抵消，探测器将接收不到光信号；但如果引力波经过，情况就有所区别了。

引力波的发现能给我们带来什么？

激光干涉引力波天文台（LIGO）

引力波是一种以光速传播时空的信号，且具有几乎不衰减的特性，被认为是未来宇宙沟通最好的方式。因为电磁波容易被削弱，穿透性不强，所以在宇宙沟通中容易流失信息。并且电磁波是在宇宙形成的38万年后，才逐渐开始穿透宇宙的物质来到我们的世界，于是引力波也就成为帮我们了解宇宙源头的唯一工具。

观测数据显示，在这两颗中子星的合并现场可以观察到明显的迹象，显示那里合成了大量重元素，包括金，铂和铀等。这回答了一个长期悬而未决的问题：宇宙中的重元素从何而来？

科学家们的计算显示，今年8月17号观测到的中子星合并事件，产生了相当于10倍地球质量的黄金和铂金。这些重元素在这里被制造出来，并随后被撒播到宇宙各处，或许其中一部分会有一天落到地球上，最终成为了我们婚礼上的爱情信物。

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资料来源：凤凰卫视美洲台、知乎等

编辑：巴塔木

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