探測“時空的漣漪”2017諾貝爾物理學獎成果解讀　

新華社北京10月3日電 我們可以通過傾聽聲音來分辨樂器的種類和質地，物理學家也通過類似方式來研究宇宙。引力波就是這樣一種“時空的漣漪”，它能被極為靈敏的探測器“聽”到，向我們傳遞宇宙的信息。

美國科學家雷納·韋斯、巴裡·巴裡什和基普·索恩獲得2017年諾貝爾物理學獎，就是因為他們在“激光干涉引力波天文台”（LIGO）項目和發現引力波方面的貢獻。

首先，什麼是引力波？

根據愛因斯坦的相對論，時空是可以彎曲的，有質量的物體在其中運動，就會產生引力波。這就好比石頭丟進水裡會產生水波，引力波因此常被稱作“時空的漣漪”。

但普通物體產生的這種引力波極為微弱，連愛因斯坦自己也認為很可能無法觀測到。事實上，LIGO項目所觀測到的兩個黑洞合並產生的引力波，在儀器中隻引起了比原子核還要小得多的變化。

愛因斯坦發表相對論百年來，許多預言，如水星近日點進動以及引力紅移效應都已獲証實，但引力波一直沒有被探測到。因此，引力波又被稱作廣義相對論實驗驗証中最后一塊缺失的“拼圖”。

第二，如何探測到引力波？

今年的獲獎者創建和領導了LIGO項目，該項目有兩個引力波探測器，分別建在相距3000公裡的美國路易斯安那州利文斯頓市與華盛頓州小城漢福德市。每個探測器有兩個Ｌ型的長臂，每個“臂長”為４公裡。

這樣巨大的實驗裝置，是為了通過長距離的激光干涉，盡可能放大引力波的影響。當源自遙遠宇宙的引力波傳到地球時，在實驗裝置中隻會引起相當於原子核萬分之一大小的變化。如此微弱的信號也能被這套裝置探測到。研究人員認為，這是迄今最精密的科學測量設備。

2015年9月14日，LIGO項目終於探測到來自於１３億年前一個雙黑洞系統合並的引力波信號。隨后，科學界又三次探測到了引力波。最后一次是在今年9月27日，美國和歐洲兩個引力波項目組宣布，首次共同在8月14日探測到一次引力波事件。

第三，引力波有什麼用？

引力波開啟了人們認識宇宙的新途徑。過去科學界探測宇宙，多是依靠光學望遠鏡、射電望遠鏡等手段，而引力波是與光不同的信息載體。

通過分析引力波信號，我們可以判斷出遙遠宇宙中發生了什麼。比如2015年的這次引力波事件，可以推斷出兩個黑洞合並前的質量分別相當於36個和29個太陽質量，合並后的總質量是62個太陽質量，相當於3個太陽質量的能量以引力波的形式在不到1秒的時間內釋放，是宇宙中的一場巨變。

引力波的波形特征與聲波相似，這也是為什麼科學家曾將其轉換成聲波，作為“宇宙的聲音”播放出來。通過探測引力波來分析宇宙中的各種事件，就像根據樂器聲波判斷樂器的質地種類，以及樂手的演奏手法。

首次發現引力波時，LIGO項目組發言人、路易斯安那州立大學物理學家加布裡埃拉·岡薩雷斯說：“這一發現是一個新時代的開端，引力波天文學現在成為現實。”

至於引力波在實際生活中有什麼應用，科學家說，包括時空旅行這樣的科幻設想還早得很，而利用引力波的宇宙通信目前來看也很遙遠。不過引力波的發現無疑打開了一扇新的大門，給未來增加了更多新的可能。（記者 胡丹丹 黃堃）