昨天,美国的激光干涉引力波观测站(LIGO)已成功侦测到引力波的消息传遍全球,让很多物理学家兴奋不已。作为爱因斯坦广义相对论的一个理论预言,科学家们对引力波孜孜以求,却一直难以捕获它的踪迹。找到引力波的传闻最早在去年9月就在Nature上出现过,当时美国亚利桑那州立大学很受人尊敬的宇宙学家Lawrence Krauss在发布这一消息时,态度非常谨慎。如果测量结果属实,的确值得兴奋。
爱因斯坦提出,就像重物会将弹性表面压弯一样,大质量物体(星体)会扭曲时空,因而当其他运动着的物体和光线在接近这些星体时,其运动轨迹将会因时空扭曲而改变。爱因斯坦还指出,加速运行的大质量物体会产生时空涟漪,并向外传播,就像加速运动的电子向空间辐射电磁波一样。人们建造了若干LIGO探测器,试图去直接观测引力波。其原理是:一束激光被分为两束,每一束都分别在一系列反射镜上来回反射很多次,再重新混合。
如果激光在其来回反射过程中受到引力波的影响,行程所用时间就将发生改变;重新混合时,将观察到激光位相偏移。2002年,第一台LIGO开始运行,2010年关闭。之后同一团队大大提高了设备的灵敏度,于去年9月开始运行,随后很快就有传言说LIGO已多次观测到引力波,但官方一直没有公布消息。
因为某种地质变化,比如地震,也会在观测仪上引起某些类似引力波的测量结果,只有通过比较世界范围内不同观测站的测量结果,才能最终证实是否观测到了真正的引力波。