2017年诺贝尔物理学奖授予了“为激光干涉引力波天文台（LIGO）以及引力波的观测做出决定性贡献”的科学家。这与包括笔者在内的很多人的期望一致。奖金的一半授予麻省理工学院雷纳·韦斯（Rainer Weiss），另一半由加州理工学院巴里•巴里什（Barry Clark Barish）和基普·索恩（Kip Thorne）分享。
为什么这个去年宣布的研究工作立即获得诺贝尔奖的承认？可以说是毫无悬念？带来诺贝尔奖的引力波。13亿年前，宇宙中有两个黑洞相互碰撞，而且并合成一个大黑洞，发出引力波。这就好像一个石子扔到水中，涟漪向四周扩散。引力波以光速向四周传播，这是宇宙中最快的速度。经过13亿年在各个方向的长途跋涉，这个引力波于2015年9月14日穿过诞生于45亿年前的地球。
在地球上，人类的演化历史，也只不过200多万年。仅仅在100年前的1916年，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）预言宇宙中存在引力波。上世纪70年代，科学家开始发展探测引力波的技术。2002年，LIGO开始工作。而在这个引力波到达两天前，升级后的LIGO刚开始测试性工作，9月14日恰好捕捉到它，这是人类第一次直接探测到引力波。根据日期，这个引力波代号为GW150914。
引力波与相对论。引力波超越了牛顿引力理论。三百多年前，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）说，任何两个有质量的物体之间存在万有引力，而且这个引力是瞬时的，也就说，物体之间引力的传递不需要时间。牛顿解释了为什么地球围绕太阳转，为什么树上的苹果会落地。牛顿力学代表了绝对时间和绝对空间的观点，时间和空间独立，与物质无关，只是万物的舞台。
莱布尼兹、柏克莱主教，或许乃至牛顿本人，觉察到瞬时作用的缺点，但是由于时代局限性，当时只能如此。
而爱因斯坦1905年创立的狭义相对论指出，任何信号的传递不可能超过光速，时间和空间成为整体，称为时空。在相互匀速运动的不同观察者看来，同一事件的时间坐标和空间坐标都不一样，但是总的时空间隔保持不变。
十年之后，爱因斯坦又将引力纳入相对论的框架，创立广义相对论，指出万有引力就是时空的弯曲，由此影响物质的运动，物质之间的引力需要时间来传递。用索恩的导师、美国著名物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）的话说，“物质告诉时空如何弯曲；弯曲的时空告诉物质如何运动。”
引力波很难直接探测，因为最强的引力波传到地球时，导致的相对长度变化也只有0.0…01（其中小数点后面有21个0）。也幸亏如此，否则人类或许就不存在了。1950年代，皮拉尼（F. Pirani）、邦迪（H. Bondi）、费曼（R. Feynman）、罗宾逊（I. Robinson）和韦伯（Joseph Weber）等人证明，引力波携带能量，是真实的，而且可以被真实测量，比如可以让小球运动。
LIGO的工作原理。与失败的韦伯棒不同，LIGO的探测原理基于激光干涉，它的可测频率有一个范围。LIGO包括两个同样的探测器，它们相距3002公里，分别位于美国华盛顿州与路易斯安那州。两个探测器共同工作，可排除其他信号，比如地震。每个探测器是一个巨大的迈克尔逊干涉仪，有两个互相垂直的、约4公里长的臂，构成L形。一束激光分成两束，分别进入两臂。在每个臂中，激光被两端的镜子来回反射多次。
最后两束激光再叠加起来，这就是干涉。
LIGO的成功。LIGO测到，干涉仪的臂发生了0.0……04米的长度改变（小数点后面18个0）。作为人类历史上最精密的测量，这里的测量技术与量子物理相关。美国当地时间2016年2月10日，LIGO合作组宣布，他们于2015年9月14日探测到了引力波，它来自一个质量为36太阳质量的黑洞与一个29太阳质量的黑洞的碰撞，然后并合为一个62太阳质量的黑洞，丢失的3太阳质量转化为引力波的能量。
LIGO的历史。LIGO的成功可以追溯到麻省理工学院的韦斯1972年的报告，其中分析了引力波干涉仪的各种背景噪声，包括来自地震、引力场梯度、真空管热梯度、镜子及其悬挂索的热燥声、激光输出功率的变化、激光频率的不稳定、镜子的压强反冲、激光的颗粒噪声，乃至地磁和宇宙线的可能效应。
其他引力波探测器。1996年，意大利—法国合作建成臂长3米的VIRGO，适合于低频率的信号，2003年开始工作。2017年8月1完成升级后与LIGO共同工作了4周。8月14日，VIRGO和LIGO共同探测到一次引力波。
意义。作为人类历史上最重大的发现之一，LIGO探测到引力波的意义不仅在于直接验证广义相对论和它预言的引力波的存在，更重要的，还在于开启了对强引力、随时间变化的引力以及黑洞的直接观测，打开了认识宇宙的一个新窗口。