55 什么是引力波？

“引力波”是一个非常热门的词，科学家在2015年用大型实验仪器LIGO探测到了引力波的存在。实际上爱因斯坦在100年前，就已经在他的广义相对论当中预言过引力波的存在。究竟什么是引力波？为什么我们过了100年才探测到它？

如前文所述，广义相对论的核心理论是，时空是可以被扭曲的。引力波其实就是时空的扭曲程度在发生变化，不断伸缩形成了波动并向全空间传递出去。就跟之前举的例子一样，你可以想象一张蹦床上，放置了一个铅球，蹦床会被铅球压得下陷。如果这时我们用手按住铅球让它上下运动，蹦床的表面就会起起伏伏，然后这种起伏会沿着蹦床传递到它的边缘。引力波就好像蹦床的起伏，是时空被扭曲程度的起伏。

原则上，你只要抖动手臂，就能产生引力波。但引力是个非常弱的力，多弱呢？你可以这样想象，手拿一根小铁钉，你一松手，它就会落地。铁钉是因为地球的引力才落地的。但这时你只要用一块非常小的磁铁，就可以把铁钉吸起来。也就是一块小磁铁的磁力就能轻松打败整个地球作用在铁钉上的引力，偌大地球的引力，还不如一块小磁铁的磁力大。引力实在是太弱了，我们的实验仪器要足够灵敏才能探测到它。

为什么2015年我们探测到引力波了？首先，当然是人类的技术进步了，但更关键的是，2015年，宇宙中有两个黑洞合并，变成了一个更加大的黑洞。当然，说是2015年探测到的引力波，但俩黑洞合并的大事件并不是在2015年发生的，而是在13亿年前。引力波的传播速度也是光速，黑洞合并发出的引力波信号是13亿光年以外传来的，所以这两个黑洞其实是在13亿年前合并的。黑洞的质量是极大的，极大的质量对应了极强的引力。只有如此大动静的天体事件，才能制造出强度足够大的引力波让LIGO探测到，所以人类运气不错，等到了这么一个宇宙大事件。