質量導致空間彎曲，而彎曲的空間又決定了物質的運動
2020-07-25 太空生物學作者：太空生物學·黃媂
很久以前，在一個非常遙遠的星系裡，兩個黑洞發生了碰撞，結果是產生了一個更大旋轉的黑洞，這次衝突是如此的激烈且充滿能量，以至於整個時空都在震動，就像石頭掉在平靜的池塘裡所產生的擾動，這種振動開始以光速向周圍傳播，若干年後，這些振動到達了一顆正在圍繞著恆星旋轉的小行星，而這顆恆星位於銀河系的一角，當振動最初發生時小行星上，剛剛開始出現了有性繁殖的生命形式，然而等到震動到達時，這個星球已經存在了一種特別的智慧生命——人類。
近年來最偉大的科學發現之一——引力波
當看到我們對自己的星球做了些什麼後，我覺得智慧這兩個字很值得商榷，在地球這個小小的星球上人類發展起足夠先進的技術來探測這些微弱的振動信號，終於在美國東部時間2015年9月14日05:51，人類首次探測到了引力波，和希格斯玻色子一樣，引力波也是近年來最偉大的科學發現之一，事實上在2017年，諾貝爾物理學獎和西班牙阿斯圖裡亞斯女親王獎都授予了對引力波探測起到了決定性貢獻作用的三位科學家：
- 基普·索恩
- 雷納·韋斯
- 巴裡C·巴裡什
除了科研成就，基普·索恩這位具有超凡魅力的科學家，還曾因為一些意識而聞名，他曾經和他的朋友史蒂芬霍金就黑洞問題上打賭，並贏得了對方為他訂閱的雜誌《閣樓》，他還擔任過電影《星際穿越》的科學顧問，這部電影的設定同引力波密切相關，而且引力波這個概念的出現時間要更加的久遠。
早在1915年才華橫溢的阿爾伯特·愛因斯坦在發表廣義相對論中就已經預言了引力波的存在，而這部著作也成為了目前我們理解宇宙的方式，關於相對論認為，我們所處的時空就像一種網狀物，而巨大的質量如恆星和行星會使網狀物發生彎曲，這就是為什麼我們會向地面墜落，造成這種彎曲的就是物體的質量，事實上我們自己的身體，一個撞球甚至一隻蝴蝶都會使得時空彎曲，但這些質量和那些巨大的天體相比微乎其微。
牛頓認為重力是一種聚力向上的力，一種無形近乎神奇的吸引力，愛因斯坦解釋說這更像是一個幾何問題，就好比如果你在浴室的水槽上面放一塊大理石，它就會沉進水裡，質量就是這樣使得空間變形，事實上有一句話很簡單的概括了這個理論——質量導致空間彎曲，而彎曲的空間又決定了物質的運動。
引力波使時空振動
引力波使時空網格振動，就像我們說過的類似於池塘，帆布或蹦床中的波紋，而在這裡振動的不是水面或帆布而是時空本身，這很難想像。但它確實是這樣的，自然界存在著一種現實的結構振動。
過去，廣義相對論曾被不同的研究所證實，比如它成功地預測了水星軌道的某些異常，1919年英國天體物理學家亞瑟·愛丁頓在日食期間證實了太陽光線的曲率，儘管它一點都不直觀，但我們在宇宙中所發現的微小現象也表明光並不總是沿著直線延伸，它也會彎曲，然而引力波是否存在的問題曾一度引起爭論，現在引力波的發現再次證明了愛因斯坦的理論是正確的，但是這些波究竟是如何被探測到？為什麼它們是如此的難以捉摸呢？
用來觀察引力波的儀器不是普通的望遠鏡，而是一個被稱為「雷射幹涉引力波天文臺」的大型設備，由路易斯安那州的利文斯頓觀測臺和華盛頓的漢福德觀測臺共同構成，它們兩者之間相隔了3000多公裡，這兩個觀測臺各自安裝了一個幹涉器，幹涉器的兩個垂直幹涉b長為2千米。
工作原理如下：
當時空膨脹或收縮時，雷射束會超過幹涉b，導致幹涉圖樣發生變化，而這就是幹涉儀能夠檢測到引力波的工作原理，之所以同時存在兩個觀測臺，是因為這樣可以避免地震等因素可能對測量帶來的幹擾。
雷射幹涉引力波天文臺於1985年起，由基普·索恩和雷納·韋斯開發，耗資3.65億美元，自從第1次檢測到引力波以來，又有一些引力波被相繼發現，例如2017年8月拍攝到了兩顆中子星在距離地球1.3億光年的地方相撞，因此對引力波的觀測不僅是證實廣義相對論的一種方法，而且對於開闢天文學的分支（引力波天文學）也具有實用價值。
如果說到目前為止，天文學家已經通過可見光x射線，紅外線或紫外線等掃描了天空，現在他們又有了新的測試夥伴，通過引力波可以研究宇宙中的一些最高能的現象，如星際碰撞黑洞和超新星爆炸的現象，幸運的是因為它們離我們有數百萬光年遠，所以黑洞暫時還不會吸走我們。
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