当我们在谈论引力波的时候，我们在谈论什么一口气了解引力波
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当提起万有引力的时候，我们就会想到著名的牛顿万有引力定律：宇宙中任何有质量的物体，它们相互之间都会被一种力所互相吸引，而这种力就是万有引力。月球和地球、地球和人造卫星、汽车和火车、我和你……只要是有质量的物体，相互之间都会存在引力，只不过有时候因为两者的质量都太小，导致引力太小，我们都感受不到。
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在牛顿提出的万有引力盛行了200年后，爱因斯坦提出了一个革命性的理论——相对论，彻底改变了我们看待宇宙中空间和时间的方式。在相对论中，引力是四维时空中与物体质量成比例的曲率，引力不再是牛顿经典力学中的相互力，而是有质量的物体引起的时空扭曲。他还解释了一个更有趣的概念，称为引力波，它彻底改变了我们研究宇宙的方式。引力波是什么？简单来说，引力波就是时空扭曲时产生的波纹，由加速质量引起，以光速从原点向外传播。
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为了理解引力波，以及为什么它们如此重要，你需要对引力有一个清晰的认识，对爱因斯坦的广义相对论有一点了解。爱因斯坦在1916年发表了他的广义相对论，在其中，他解释了时间和空间是不可分割的相互联系。它们共同构成了整个宇宙赖以生存的空间结构，称之为时空。根据爱因斯坦的说法，引力是由时空扭曲引起的表面曲线。任何有质量的物体都会在时空中产生一个凹陷，质量较小的物体会落入这个凹陷中，并开始在凹陷中绕大质量物体运动，就像它被另一个质量所吸引一样（这被认为是物体的引力场）。
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想象一个保龄球被放置在一张很大的橡胶薄膜上，薄膜会被被保龄球压得陷下去，如果你向其中放置一个乒乓球，乒乓球就会朝着保龄球滚去，并开始在弯曲的轨迹上绕着保龄球运动。似乎乒乓球被保龄球吸引了，但它只是在沿着橡胶薄膜上的路径或曲率来运动。而这就是引力场的简单模型。
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如果质量扭曲了时空，那么这个过程必然在时空中产生涟漪。就像你把一块石头扔进池塘，它会产生波浪，在水面上荡漾。类似地，在时空中的大质量物体将产生以光速在宇宙中扩散的波，这些波被称为引力波。是什么引起引力波？任何有质量的物体都会产生引力波。其中包括人类、汽车、行星等，地球在受到太阳引力束缚时也会产生这些波。但是这些物体的质量和加速度都太小了，无法使引力波大到足以探测到。在自然界的四种基本力中，引力是一种极其微弱的力。所以，为了找到它们，我们需要寻找一个巨大的物体来产生足够强大的引力波，以便在地球上进行测量。
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其中一些巨大的物体在外层空间被发现，比如：当两个黑洞融合成一个超大质量黑洞时，或者大质量的恒星爆炸的时候，都会在短时间内扭曲时空，并产生强烈的引力波。然而，这些物体距离我们数百万光年。当这些波到达我们这里时，它们变得非常微弱。这使得引力波很难被探测到。我们如何探测引力波？我们看不到引力波的影响，但是我们可以测量它们如何影响它们通过的物体。当这些波经过任何物体时，它们会拉伸和压缩它。因此，当引力波经过地球时，它会使地球在一个方向上略微拉伸，在另一个方向上压缩。这就是LIGO（激光干涉仪引力波天文台）的基本设计原理。
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LIGO天文台的两臂呈L形伸展超过4公里。当引力波通过地球时，会引起地球非常微弱的拉伸和挤压。这将造成两臂长度的轻微变化，表明引力波已经通过。但要探测到这些波并不容易，因为它们产生的变化量非常小。它相当于质子直径的千分之一。这就是为什么探测这些波是一项极具挑战性的任务。但科学家们确实探测到了引力波的存在。
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为什么引力波的发现如此重要？引力波的发现开辟了天体物理学的一个全新时代。科学家相信，引力波将帮助我们更多地了解早期宇宙。因为这些波穿过空间的结构，它可以携带有关138亿年前宇宙起源的信息，也可以帮助我们找到许多宇宙奥秘的答案，比如暗物质等等。
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