什么是引力波(引力波的通俗解释)
我们已经谈完了现代物理学的两大支柱——量子力学和相对论。我觉得作为一个科普，作为一个人的爱好，作为茶余饭后的谈资，知道这些就够了。
下次有人问，什么是量子力学？你可以毫不犹豫的回答，这是一套研究物质组成和微观粒子运动规律的理论。比如什么是电子？电子在原子中是如何运动的？
什么是相对论？这是一套研究空与物质相互作用的科学理论。比如你相对于我在空空间移动，你就和我在不同的时间和空空间，你的时间变慢空空间收缩。
但是我们用同样的方法把时间空作为一个整体来测量，也就是所谓的光速不变原理。简单来说，你我测得的时间和空不一样，但是在各自的时间空内利用测得的结果算出的光速是一样的。
所以相对论也可以叫绝对主义。绝对光速，绝对时间空不会变。(注意这不是绝对空之间，也不是绝对时间，而是绝对时间空)。
如果你这样回答，别人会认为你懂得很多！其实我们是窃喜的，对此也只是一知半解。
好了，言归正传！
相对论和量子力学都诞生于20世纪20年代，到今天已经一百多年了。这两套理论历经无数风雨，至今仍被视为指导现代科学发展的基本理论。
尤其是相对论，人们对它一直非常谨慎。不是他们不相信它是对的，而是它的很多预测都太惊人了，让人不禁怀疑这个东西是否准确。
所以相对论从诞生之日起就经过了非常严格的审查，以前的任何科学理论都没有这样对待过。
我们不断验证相对论的预言，却不断发现爱因斯坦是对的。
上一篇我们讲了考察实验，比如重力探测器A和b，这是为了验证地球自转时绕空的拖动现象，以及测地效应，即地球质量引起的空之间的弯曲。
铯原子钟还用于飞机飞行实验，验证狭义相对论引起的时间膨胀和引力引起的时间膨胀。
星光实验不用多说，还有庞德-雷布卡实验都验证了引力的红移和蓝移，这和引力时间膨胀是一回事。
观察到引力透镜效应，和星光弯曲一样。最重要的验证，也被称为验证广义相对论的最后一个谜题，是2016年2月公布的引力波探测器LIGO，从13亿光年外的两个黑洞合并中探测到了引力波。
引力波的发现可以说是大团圆结局。广义相对论的所有预言都被成功检验，爱因斯坦一路高歌猛进，从未失手。
那么什么是引力波呢？
这是一个非常神奇的预测。引力波其实是空之间自己产生的涟漪。比如向水面扔一块石头，会在水面引起涟漪，向四周扩散；
如果你突然把一块材料扔进空房间，会导致空房间弯曲，这种弯曲的速度会向四周扩散。水波传播的介质是水，而引力波传播的介质是空房间本身。
爱因斯坦建立广义相对论时，当时的目标是电磁理论，也是基于场的概念。电磁理论中有电磁场，引力理论中有引力场。
其实电磁场是一种波，电磁波。当电子加速时，会释放电磁波。然后爱因斯坦还想到，当物质在空加速时，也会释放出一种波，叫做引力波。
这可以理解为，水面上有两个小球。当它们相互旋转时，会产生波纹并向外扩散。在空房间也是如此。当两个大质量天体相互自转时，也会扰动空室，引起空之间的剧烈振荡，会产生引力波，向四周扩散，带走能量。
当我们的地球围绕太阳旋转时，也在太阳的引力场中加速，所以也释放了引力波，带走了地球的轨道能量。
所以地球正在慢慢靠近太阳，但是不用担心，这种能量损失是非常缓慢的，地球至少需要10到150年才能撞上太阳。这个数字是多少并不重要。总之大到无法形容。
因为引力很弱，是四种基本力中最弱的，只有电磁力的十亿分之一，所以引力波很难被探测到。像地球这样的引力波，基本上和什么都没有一样。
所以，如果要探测引力波，只能在宇宙中找到那些质量非常大的天体，而这些天体正在经历毁灭性的时刻；
比如有一种短期的、强烈的、脉冲式的引力波，是由超新星爆发和两个黑洞合并发出的。
还有一种引力波，虽然强度有点低，但是很稳定，持续时间也很长。这种引力波是由相互环绕的大质量双星产生的，比如中子星和白矮星。
2016年探测到的引力波是由黑洞产生的，但是黑洞没有光信号，我们无法判断引力波的一些性质，比如它的传播速度。
然而，2017年10月，LIGO收到了距离地球仅1.3亿光年的星系NGC4993中两颗中子星合并产生的引力波。
并且看到了这次事件产生的电磁信号。当时世界各地都使用了大量的望远镜来观测这一事件爆发的天空区域。最后，4台X射线和γ射线望远镜成功监测到了此次事件爆发的天空区域，其中包括我国的X射线天文卫星“颜回望远镜”。
此次事件中对引力波传播速度的测量发现，引力波与光速基本一致，穿越1.3亿光年后光信号略慢1.7秒。认为中子星周围的气体阻挡或合并后被阻挡，导致光信号略有延迟。
引力通过空之间的空间传播，所以不会被阻挡。所以认为他们的速度是一样的。
引力波的发现及其速度的测量再次验证了广义相对论的正确性和准确性。空不仅会因物质而弯曲，还会以涟漪的形式向外传播能量。
但是广义相对论越验证越正确，这对科学家来说未必是好事，因为广义相对论和量子场论是不相容的。
这意味着其中一个是错误的或不完整的。
下一次，我们将讨论量子场论和广义相对论的不相容性。忘了说了，引力波怎么测？这一原理实际上与迈克尔逊-莫雷实验相同，但LIGO的悬臂有4公里长。
引力波来了之后，会引起两个垂直悬臂梁分别收缩和伸长，导致光程距离的变化，然后返回后引起两束光的干涉发生变化。
因为引力波很弱，干涉仪悬臂的长度变化极小，所以要想探测更多更弱的引力波事件，只能建造更大的引力波探测器，也就是更长的悬臂。
例如，LISA引力波探测器由三颗绕太阳运行的卫星组成。这个够大吗？希望有一天，人类能够发现宇宙暴涨时期留下的引力波信号。这个引力波信号应该是均匀的，到处都是微小的波动，充满了整个空空间。它应该能告诉我们一些关于上帝的信息。
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