《大眾科學》 呈現 日常愛因斯坦，由 Quick & Dirty Tips 提供。《大眾科學》和 Quick & Dirty Tips 均為 Macmillan 公司旗下。
上週標誌著首次探測到引力波這一歷史性宣告的釋出。舉行了一場大型新聞釋出會，世界各地的物理學家為此慶祝。這一發現甚至被比作伽利略第一次用望遠鏡觀察天空。那麼，為什麼如此大張旗鼓？為什麼引力波如此重要？
1. 引力波是觀測宇宙的全新方式
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天文學家在整個電磁頻譜中觀測宇宙，從 X 射線和紫外線到可見光，再到無線電頻率。每個頻率範圍內的輻射都提供不同的資訊，從而為我們感興趣的天文點提供不同的視角。
例如，我們知道銀河系中心聚集著數百萬顆恆星，它們主要在可見光波長範圍內輻射，但銀河系中心附近也有大量塵埃。因此，為了研究那些被塵埃籠罩的恆星，天文學家必須在紅外波長（塵埃輻射的波長）或無線電波長（比更短的可見光波長更能有效地穿透塵埃）下觀測它們。所有這些波長都為宇宙提供了獨特的視角，但它們都是同一種光，即電磁輻射，因此表現出相似的、可理解的方式。
引力波是一種與電磁頻譜上的任何事物都完全不同的全新現象。1915 年，阿爾伯特·愛因斯坦用他的廣義相對論提出了看待引力的截然不同的方式。他沒有將引力視為一種在不同方向上推拉大質量物體的力，而是將引力描述為時空彎曲的表現。換句話說，大質量物體周圍的空間（和時間）是彎曲的，這決定了經過該空間的物體如何運動。
這聽起來可能很瘋狂，但我們實際上可以觀察到愛因斯坦理論預測的許多效應。例如，廣義相對論告訴我們，在地球上，時間流逝的速度比軌道上的 GPS 衛星慢微乎其微的幅度，這種效應被稱為時間膨脹，是時空彎曲的結果。如果我們不調整衛星通訊中這種微小的時間差異，我們將永遠無法到達我們想要去的地方。
廣義相對論框架的一個結果是，當物體在這種時空扭曲中加速運動時，它們會產生被稱為引力波的漣漪。這些波在空間中傳播，在一個方向上壓縮空間，在另一個方向上拉伸空間。
預測這些波動的頻率在人類聽覺範圍內。我們可以聽到聽到引力波，科學家和藝術家已經聯手探索其聲音的其他藝術詮釋。
那麼，為什麼花了 100 年才探測到它們呢？這些漣漪非常微小，大約只有質子核大小的千分之一，因此我們需要發生非常劇烈的事件才能產生足夠多的漣漪供我們探測。當然，我們還需要一個非常靈敏的探測器。