科學家宣布發現引力波

《 人民日報 》（ 2016年02月13日 01 版）

　　本報洛杉磯2月12日電（記者廖政軍）當地時間2月11日上午，美國科學家在華盛頓宣布，人類首次直接探測到了引力波的存在。引力波是愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最後一塊缺失的「拼圖」。這一重大發現是物理學界具有里程碑式的重大成果。至此，100年前廣義相對論的所有主要預言被一一驗證。

　　引力波又被稱為時空「漣漪」，其本質是時空曲率的波動，如同石頭被丟進水裡產生的波紋。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產生引力波。1915年，愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在。

　　愛因斯坦廣義相對論的其他預言如光線的彎曲、水星近日點進動以及引力紅移效應都已獲證實。長期以來，唯有引力波一直處於科學家的「視線」之外。

直接探測到引力波 印證愛因斯坦預言人類首次能夠「聽」到宇宙「聲音」

《 人民日報 》（ 2016年02月13日 03 版）

　　愛因斯坦一個世紀前預言的引力波確實存在。

　　當地時間2月11日上午，美國科學家在華盛頓舉行的記者會上宣布，人類首次直接探測到了引力波，並首次觀測到了雙黑洞的碰撞與併合。這一重大發現的意義被認為可與400多年前義大利天文學家伽利略首次用望遠鏡觀測夜空相提並論，是人類第一次能夠「聽」到宇宙的「聲音」。

　　當天，來自加利福尼亞州理工學院、麻省理工學院以及「激光干涉引力波天文台」（LIGO）合作組織的科學家們及資助這項研究的美國國家科學基金會人員出席了記者會。

　　何為引力波？根據愛因斯坦1915年提出的廣義相對論，在非球對稱的物質分布情況下，物質運動或物質體系的質量分布發生變化時，會產生引力波。想像一下，將足球放置在一張緊繃的床單中心，具有質量的物體在時空下發生的彎曲，猶如足球周圍床單出現的褶皺。

　　科學家指出，在浩瀚宇宙中，黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產生引力波。在碰撞過程中，這些大質量天體會因劇烈運動扭曲周圍的時空，其波動以光速向外傳播。因而，引力波的本質就是時空曲率的波動，也被稱為時空「漣漪」。不過，愛因斯坦當時認為，由於引力波所產生的時空扭曲非常小，以至於人類可能無法探測到它。

　　愛因斯坦的廣義相對論提出以來，歷經了重重考驗，所預言的光線的彎曲、水星近日點進動以及引力紅移效應都得到了驗證。每一次檢驗，相對論都從容應對。過去數十年里，許多跨國科學團隊致力於尋找引力波存在的直接證據，但從未成功。上世紀70年代，曾有美國科學家在觀測雙星系統的過程中發現了引力波存在的間接證據，並因此獲得1993年諾貝爾物理學獎。直到2015年9月14日，研究人員利用兩座分別設在美國路易斯安那州利文斯頓市與華盛頓州小城漢福德市的「激光干涉引力波天文台」探測器，探測到來自兩個黑洞碰撞合併的引力波信號。分析結果顯示，兩個黑洞合併前的質量分別相當於29個和36個太陽質量，合併後的質量卻只相當於62個太陽質量，其中相當於3個太陽質量的能量在併合過程中以引力波的形式釋放，釋放的峰值能量比整個可見宇宙釋放的能量高出約50倍。

　　至此，愛因斯坦的廣義相對論的所有主要預言被一一驗證，而引力波恰恰就是實驗驗證中最後一塊缺失的「拼圖」。

　　英國理論物理學大師斯蒂芬·霍金對媒體表示，引力波提供了人類看待宇宙的全新方式，探測到引力波的這種能力有可能使天文學發生革命性變化。他說：「這一發現是首度發現黑洞的二元系統，是首度觀察到黑洞融合。」

　　美國國家科學基金會負責人柯多瓦表示，「這項對天空的新觀測將會加深我們對宇宙的理解，引發超乎預料的發現。」他還說，這標誌著引力波天文學研究時代的開端。

　　關於引力波發現的意義，曾參與「激光干涉引力波天文台」探測器研發工作的美國馬里蘭大學物理系教授帕衣克對本報記者表示，到目前為止，我們的觀測還是依靠電磁波，從可見光擴大到紅外線、無線電波、X射線和伽馬射線等。而引力波天文學將第一次允許人類通過極強的引力場來觀測幾乎以光速移動的天體物理對象，比如那些無法利用電磁波來觀測到的黑洞、中子星等。

　　科學家認為，人類還未解決關於暗能量和暗物質的奧秘，它們是將宇宙連結在一起的看不見的東西。現代物理學的兩大重要支柱——廣義相對論和量子力學，也必須結合在一起。這些都是新一代物理學家需要解決的難題。「引力波的存在具有重大意義，因為它向我們提供了一種新的、強大的宇宙觀測工具。相信未來幾年、幾十年，更多關於宇宙的偉大發現將不斷湧現。」

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