2016年2月11日，美国国家科学基金会（NSF）于国家媒体中心召集加州理工学院、麻省理工学院及LIGO（激光干涉引力波天文台）科学合作组织的科学家宣布：人类首次直接探测到引力波，首次得以“聆听”宇宙之声。该引力波于2015年9月14日被LIGO的两台有史以来人类制造的最灵敏科学仪器——引力波探测器所观测到，其源于13亿光年外两颗黑洞合并的最后阶段。

引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块待补的“拼图”，其发现堪称物理学界里程碑式重大成果。这一振奋人心的发现预示着天文学新时代的来临，人类由此获得观测宇宙的全新途径。

爱因斯坦曾推测引力波的存在,但曾怀疑引力波无法检测到

引力波信号由黑洞合并产生

何为引力波？依据爱因斯坦于1915年提出的广义相对论，当物质分布呈现非球对称状态，且物质运动或物质体系的质量分布出现改变时，便会产生引力波。不妨设想一下，把一个足球置于紧绷床单的正中央，质量物体引发的时空弯曲，恰似足球周围床单上出现的褶皱。

科学家表示，在广袤无垠的宇宙里，黑洞、中子星等天体在相互碰撞时，极有可能产生引力波。在碰撞过程中，这些质量巨大的天体剧烈活动，致使周围时空发生扭曲，其波动以光速向四周传播。由此可见，引力波的本质就是时空曲率的波动，也被形象地称作时空“涟漪”，就如同将石头投入水中所泛起的波纹。100多年前，爱因斯坦的广义相对论便预言了引力波的存在。广义相对论的其他预言，诸如光线弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应等，均已得到证实，唯有引力波始终未被科学家直接观测到。不过，爱因斯坦当时认为，由于引力波引发的时空扭曲程度极为微小，人类或许根本无法探测到它。

20世纪70年代，美国科学家在观测双星系统时，发现了引力波存在的间接证据，并凭借这一重大发现荣获1993年诺贝尔物理学奖。

位于美国的激光干涉仪引力波天文台

而此次科学家所探测到的，是一个由黑洞合并产生的、持续时间极短的引力波信号，该信号持续时间不到1秒。它历经13亿年的漫长“旅程”，于2015年9月14日抵达地球，被刚刚完成改造升级的LIGO的两个探测器，以7毫秒的时间差先后捕捉到。

据研究人员估算，两个黑洞在合并前，质量分别相当于36个和29个太阳质量，合并后的总质量为62个太阳质量。在不到1秒的时间里，相当于3个太阳质量的能量以引力波的形式释放出来，其释放的峰值能量，比整个可见宇宙释放的能量还要高出约50倍。　

捕捉引力波为啥这么难？

引力波信号极其微弱，就连爱因斯坦也曾对能否研制出足够灵敏的探测器表示怀疑，很长一段时间，探测引力波都被视为“不可能完成的任务”。

20世纪90年代，全球开始兴建大型激光干涉仪引力波探测器，引力波探测的黄金时代就此开启。

美国在路易斯安那州利文斯顿市和华盛顿州汉福德市分别建造了激光干涉引力波探测器。LIGO拥有巨大的L形测量臂，每边长4千米，两端装有反射镜面。发射的激光沿L形两条互相垂直的边传播并来回反射。正常情况下，激光因干涉相互抵消，探测器接收不到光信号；但引力波经过时，会改变激光通过的距离，从而被观测到。探测引力波要求探测器具备极高灵敏度，且要能区分引力波信号与环境或仪器噪声。

引力波的发现是广义相对论最后预言的获证

2015年9月14日17点50分45秒（北京时间），利文斯顿和汉福德的两台探测器同时捕捉到命名为GW150914的引力波信号。经科学家进一步数据分析，证实这是两个黑洞合并事件。

LIGO项目科学家称，他们花费数月进行科学验证，所以2015年9月探测到信号，直至2016年才对外宣布。科学家们相信，随着探测器灵敏度提升，未来会探测到更多引力波信号。

探测到引力波有多重要？

包括中国科学家在内的多国科研团队指出，新发现完善了广义相对论的实验验证体系，进一步夯实了现代物理学基础，同时为探索宇宙奥秘提供了关键线索，将助力人类深入理解宇宙起源与运行规律。

英国知名理论物理学家斯蒂芬·霍金曾指出：“引力波为我们观察宇宙提供了全新视角，人类探测引力波的能力或将推动天文学发生革命性变革。”

南非夸祖鲁-纳塔尔大学引力波研究专家马寅哲表示，数百年来，天文学研究主要依赖电磁光谱测量，射电、光学、红外、X射线等观测手段均通过收集光来“看”宇宙。而引力波的发现，使天文观测增添了“听”这一全新维度，引力波天文学这一学科正式开启。引力波将成为检验爱因斯坦相对论、探测黑洞质量、测量宇宙距离等领域的新工具。

引力波发生原理

参与该项目的美国宾夕法尼亚州立大学科学家查德·汉娜称，人类难以预见引力波天文学将如何重塑对宇宙的认知，正如伽利略无法通过其简易望远镜预见哈勃太空望远镜所揭示的宇宙景象，“但可以预见的是，百年之后，后人对宇宙的认知将与我们截然不同”。

参考来源：《北京晨报》、环球网、南方网