引力波拿下2017諾貝爾物理學獎！我們為什么要探測它

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今天17：45分，2017年諾貝爾物理學獎揭曉，授予3位科學雷納·韋斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他們在引力波研究方面的貢獻。

下面我們倆看看，引力波是什么，它有哪些實際應用。

引力波是什么？

引力波的實質是空間彎曲的動態傳播。一個靜止的天體只能造成空間的靜態彎曲，正如靜止的電子只能產生靜電場。當兩個天體互相繞轉的時候，它們的引力對某一特定空間的扭曲是隨時間變化的。就好像有人在水池中央攪動水面，水面的變化會以波動的形式傳向四方。類似的，相互繞轉天體造成的空間變化也會向各個方向傳播開來。這種由引力場變化造成的空間波動就是引力波。

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為什么引力波探測非常重要？

因為這將大大加強我們對于引力的理解。不同于其他三種力可以在實驗室中進行研究。引力的研究非常困難。在我們日常接觸的大多數領域，廣義相對論效應并不明顯。我們至今只能通過天體運動，光線彎折等有限的方法研究引力。而這些方法仍然只能探測較弱的引力場，遠遠觸及不到黑洞視界附近最為扭曲的空間。而引力波探測將打開一扇新的窗子，幫助人們了解空間最扭曲部分的動態變化——這種動態過程被基普·索恩稱作幾何動力學過程——使人們以前所未有的精度理解廣義相對論（或者證偽它）。

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研究引力波有什么實際應用？

利用引力波，我們可以看到宇宙的最早期，宇宙大爆炸之后的1.0E-36秒開始的宇宙形成過程，而對于電磁波而言，它最早只能看到大爆炸后的大約300，000年之后的宇宙歷史，在此之前，電磁波是不能給我們提供的。所以引力波是我們了解我們宇宙形成的最好工具。

對于引力波的實際意義，現在還很難看出和預測。這就如同，在1915年廣義相對論被被提出之時，無人能夠認識到其偉大性一般。但是現在廣義相對論卻在我們的日常生活（比如導航）中扮演著及其重要的角色。麻省理工學院校長賴夫（Rafael Reif）在新聞發布會之后說道，“基礎科學是辛苦的、嚴謹的和緩慢的，又是震撼性的、革命性的和催化性的。沒有基礎科學，最好的設想就無法得到改進，‘創新’只能是小打小鬧。只有隨著基礎科學的進步，社會也才能進步。”

引力波現在給我們打開了一扇全新的窗口。引力波是一種探索方式，是一種看待世界的方式。歷史的發現軌跡告訴我們，每一扇新的窗口被打開，都會有令人稱奇的發現。

最后，我們一起感謝這三位科學家做出的貢獻，并記住他們的名字：雷納·韋斯、巴里·巴里什、基普·索恩。