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科学引力波的探测，开启多信使天文新时代


2015年9月14日 ， 这是一个载入人类科学史的大日子 。 这一天人类首次探测到了引力波 。
就在一百年前 ， 科学巨匠爱因斯坦提出了广义相对论 。 这一理论的横空出世 ， 彻底改变了世界 。 它对时空的重新定义 ， 是现代物理学的一大支柱 。 随之而来的 ， 就是各种各样神奇的推论：光线会被大质量的天体偏折 ， 引力会让时间变慢 ， 引力红移现象 ， 宇宙中有看不见的天体黑洞等等 。 这些看似不可思议的预言在随后的几十年纷纷得到了实验的证实 。
科学引力波的探测，开启多信使天文新时代
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唯独引力波难觅芳踪 ， 它甚至被誉为相对论缺失的最后一块拼图 。
引力波 ， 时空弯曲中的涟漪 ， 通过波的形式从辐射源向外传播 ， 以引力辐射的形式传输能量 。
简而言之 ， 它就像水波一样 。 当我们朝平静的湖面扔一块大石头 。 在石头入水的地方 ， 会出现一圈圈的波纹慢慢向外扩散 。 如果我们把湖面想象成时空之网 ， 当网受到大力冲击时 ， 就会出现向外扩散的涟漪 ， 这就是引力波 。 原理很好理解 ， 可是要实实在在检测到它 ， 又是另外一回事了 。
科学引力波的探测，开启多信使天文新时代
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你 ， 我在走路、跑步、打球时 ， 都会产生引力波 ， 但这十分的微小 ， 根本检测不到 。
只有宇宙中的大动静 ， 才能产生足以让人类检测到的引力波 ， 比如两个大质量黑洞的合并 。
13亿年前 ， 一个29倍太阳质量的黑洞和一个36倍太阳质量的黑洞 ， 相互围绕 ， 逐渐靠拢 。 最后 ， 合并成了一个62倍太阳质量的黑洞 。 这个新兴的黑洞高速地旋转着 。 在合并过程中 ， 亏损了3个太阳的质量 ， 这部分质量以强大的引力波形式释放到宇宙中 。
科学引力波的探测，开启多信使天文新时代
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人类为了抓住这一次检测到引力波的机会 ， 一代代科学家为之不懈奋斗 ， 追赶的脚步一刻也未敢停歇 。
早在上世纪60年代 ， 美国物理学家约瑟夫·韦伯就利用共振原理制成了他的引力波探测仪器——“韦伯棒” 。 这是一个直径1米、长2米、约重1吨的圆筒 。 工作时 ， 把它用钢丝悬在安静的地方 ， 如果有引力波经过 ， 圆筒会发生共振 ， 在圆筒内安装有灵敏的电压感应器 ， 由此可以检测出引力波 。
科学引力波的探测，开启多信使天文新时代
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1968年 ， 韦伯宣称他检测到了引力波 ， 但是当学界再次对其进行验证时 ， 却始终一无所获 。
时间来到了90年代 ， 麻省理工学院与加州理工学院在美国科学基金会的资助下 ， 开始联合建设“激光干涉引力波天文台”（LIGO） 。 其原理就是 ， 在仪器内发射两束激光 ， 如果这两束光走过的路程一样长 ， 那它们重逢时 ， 出现的干涉条纹中间是明亮的 。 如果这两束光走过的路程不一样长 ， 出现的干涉条纹中间会变暗 。 也就是说 ， 把引力波经过时所造成的长度变化 ， 转化为激光干涉结果的光线明暗变化 。
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在开始的几年 ， LIGO没有探测到引力波的信号 。 接下来的几年仍一无所获 。 但是LIGO团队没有气馁 ， 一次一次地升级改造 ， 不断地加长探测臂 ， 以提高灵敏度 。
我们人类做好了一切准备 。 终于 ， 在2015年9月14日 ， 13亿年前两个黑洞合并所产生的引力波如约而至 。
【科学引力波的探测，开启多信使天文新时代】历时百年 ， 我们终于探测到了引力波 。 广义相对论最后一块拼图终于找到了 。


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