k北京時間2月11日23點(diǎn)30分，物理學(xué)家宣布人類首次直接探測到引力波！于是大家的微博忽然就被這條消息刷屏了。
然而，引力波……究竟是個啥？為啥探測到這玩意這么重要？
什么是引力波？
這事說來話長，我們先來回顧一下這樣一個物理學(xué)的小常識：
根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，物體在空間內(nèi)會引起空間的扭曲，扭曲的程度由物體的質(zhì)量所決定。而引力正是由這種扭曲所產(chǎn)生的。
聽上去莫名不知覺厲，讓我們把這句話形象一點(diǎn)好了
如果我們在一個薄膜上放置一個小球，那么小球就會引起薄膜的變形，恰如物體引起空間扭曲；放置的小球越重，引起的變形就越大；兩個小球同時置于空間內(nèi)時，他們質(zhì)量引起的變形會促使他們走到一起，恰如引力。
天體的運(yùn)動就是由這個規(guī)則所支配的，自從物理學(xué)撕逼達(dá)人牛頓（以后我會單獨(dú)寫個文扒一下這位牛人的撕逼事跡）提出牛頓三定律之后，宇宙中所有的天體運(yùn)動都完美的遵循著這一定律。然而人們對這一規(guī)律背后更深層次的東西卻還一無所知：天體為什么會遵循這一定律？質(zhì)量越大的物體為什么產(chǎn)生的引力就更大？直到愛因斯坦提出了廣義相對論之后，這些問題才得到了解釋。根據(jù)我們上面圖中的模型，地球繞著太陽轉(zhuǎn)可以這么理解：
怎么觀測引力波？
然而愛因斯坦的理論僅僅是一種猜想，雖然在20世紀(jì)里他的理論被證明幾乎全是正確的，但是關(guān)于有質(zhì)量物體引起空間扭曲這事卻遲遲沒有得到證實(shí)。后來科學(xué)家們好好的開了一下腦洞：假如愛因斯坦真的是對的，那么正如小球在運(yùn)動過程中會令薄膜產(chǎn)生有規(guī)的波紋一樣，天體的運(yùn)動也會讓周圍的空間產(chǎn)生規(guī)則的波對不對？我們雖然沒法觀測到時空的扭曲，但是觀測到這種波，不也就相當(dāng)于間接驗(yàn)證了這個理論了嘛。
這個思路靠譜不？
太不靠譜了。
我們知道，目前人類提出的宇宙四大基本力分別是強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力、電磁力和引力。強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力主要用于保持組成我們的分子啊原子啊什么的完整性，或者制造個核爆什么的，我們?nèi)粘Ｉ罾镆话阌貌簧?；而電磁力是我們平時接觸最多的一種力，如果我們把電磁力的強(qiáng)度視為1的話，那么強(qiáng)相互作用力的強(qiáng)度大概是100，弱相互作用力的強(qiáng)度大概是0.001，而引力的強(qiáng)度是……
0.0000000000000000000000000000000000001
即10^-37！這比我們站地球上用望遠(yuǎn)鏡找到天王星表面的一個蚊子還要難上無數(shù)倍！
然而再難找也要找不是？不然怎么騙取科研經(jīng)費(fèi)……咳咳，我是說，推動人類進(jìn)步?？茖W(xué)家們絞盡腦汁，想了幾個辦法：
1.盡可能尋找大質(zhì)量的觀測對象
質(zhì)量越大的觀測對象，對空間造成的扭曲就越大，引力波也就越明顯。這次觀測到的引力波就是由兩個黑洞合并所產(chǎn)生的。這兩個黑洞的質(zhì)量相當(dāng)于幾十個太陽，在距離地球13億光年的地方相互碰撞并融為一體，其中有大概三個太陽的質(zhì)量瞬間泯滅，從而傳遞出天文數(shù)字級別的引力波，才得以被我們觀測到。瞬間泯滅的能量有多大呢？這么說吧，如果這些能量都被轉(zhuǎn)化成可見光的話，那么我們現(xiàn)在在地球上能看到的所有天體發(fā)出的光加在一起都沒有它亮！
2.盡可能建造靈(ang)敏(gui)的觀測設(shè)施
我們前文曾說過，引力波是空間扭曲所傳遞出來的波，那么自然，它也能夠引起空間的扭曲，盡管這種扭曲非常之小，但是科學(xué)家們想了想……我們可以把觀測設(shè)施做的大一點(diǎn)啊！
這張圖就是此次發(fā)現(xiàn)引力波的功臣，LIGO設(shè)施。這貨在上世紀(jì)90年代上馬，在20世紀(jì)又升了次級。號稱可以測量在60Hz以上，10kHz以下的引力波，位移變靈敏度達(dá)到10^-21。你可以理解為從地球上測量太陽上的一個點(diǎn)，這個點(diǎn)即使移動了頭發(fā)絲十萬分之一的距離，它也測得出！為了達(dá)到這樣靈敏的觀測精度，激光需要在兩根管子中走過4KM的距離，交叉打到一個點(diǎn)上，如果有引力波引起時空扭曲，那么就會令這兩束激光在這個點(diǎn)上制造一個小小的“漣漪”，從而實(shí)現(xiàn)觀測。
3.盡可能排(ji)除(xu)誤(hua)差(qian)
如上的一個觀測站都是數(shù)以億美金建起來的，然而科學(xué)家們研究了一下發(fā)現(xiàn)這樣還不夠——引力波實(shí)在太微弱了，周圍一點(diǎn)點(diǎn)的擾動都可能造成誤報。比如說，三胖家在地下種了個蘑菇，就可能造成一次誤報；旁邊過個火車，也可能造成誤報……這該怎么辦呢？
好辦！多造幾個，消除誤差！美國科學(xué)家在相距數(shù)千公里的地方建立了3個觀測站，只有3個觀測站都得出相同的結(jié)果，才能確認(rèn)探測有效！未來可能還在全球建立一系列的觀測站，聯(lián)合觀測。
經(jīng)過一番折騰，這個燒錢的大家伙終于準(zhǔn)備的差不多了。于是在2015年9月份，LIGO開始了一次工程試運(yùn)行，沒想到，有些事情不能隨便試的，沒開始幾天就發(fā)現(xiàn)了一個置信度超高的引力波信號。在場的所有物理學(xué)家一瞬間就瘋掉了，這就像你本來只是鼓起勇氣向心中的女神搭個訕，沒想到女神直接給了你她家鑰匙約你今晚去她家嘿嘿嘿。
美國當(dāng)?shù)貢r間2月11日上午10點(diǎn)30分（北京時間2月11日23點(diǎn)30分），美國國家科學(xué)基金會（NSF）召集了來自加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院以及LIGO科學(xué)合作組織的科學(xué)家在華盛頓特區(qū)國家媒體中心宣布：人類首次直接探測到了引力波！
觀測到引力波有什么意義？
如果是直接意義，那么我可以告訴你很多，比如對引力波的觀測為廣義相對論拼上了最后一塊拼圖；人類首次直接觀測到黑洞的存在；宇宙大爆炸及暴漲理論得到驗(yàn)證；人類對宇宙的認(rèn)知又大大的前進(jìn)了一步……等等
然而我想說的并不是這些。
13億年前，地球上還只有一些藍(lán)藻在努力的制造后代，而與地球相距13億光年的地方，兩個黑洞碰撞、爆炸、合并，向周圍的空間釋放出天文數(shù)字的能量，在13億年后，這些能量終于到達(dá)了地球，被人類所觀測到，整個地球都為這件事歡呼雀躍，而在進(jìn)化的版圖上，他們只走過了短短的幾百萬年。
當(dāng)這些人觀測到這次引力波時，無數(shù)的人正在華爾街里狂呼吶喊，無數(shù)的人正在中東廝殺，天安門前整齊的步伐踏過長安街，北美的汽車川行而過，永無休止。這些人在整個世界的喧囂聲中，靜靜的聆聽著來自十三億光年外的聲音，只為一絲微小的顫動。我想起發(fā)布會上科學(xué)家們說的一句話：
這就是科學(xué)，我們不挑容易的事做。
向這些不懈推動人類文明進(jìn)步的人們致敬。
