前段日子美国LIGO的引力波探测器探测到了相对而言强度不弱的引力波，就像那两个黑洞爆炸本身一样，瞬间轰动了物理界，也像引力波一样，波及到了许许多多外行的人，大家都对这个神奇高大上的事件讨论纷纷；同时，爱因斯坦也重新回到我们的话题当中，特别是他的广义相对论。
广义相对论被认为是人类智慧的最高的成就之一，是新时代物理的基石之一。爱因斯坦在做完狭义相对论之后，着手思考构造一个适用于任何参考系的理论，在狭义相对论的基础上，运用等效原理，将时间和空间结合起来，建立起了广义相对论。这是一套全新的理论，运用了很复杂的数学（这也是当时人们不懂相对论的重要原因之一），精准地描述了在宇宙大尺寸下，质量是如何影响时空的和时空是如何使物体运动的。在黎曼几何下，推导出了四维的场方程，也由此诞生了宇宙学。
广义相对论的物理内涵是简洁的，也归功于爱因斯坦的哲学修为，他深深怀有着统一联系的观念。他打破牛顿的绝对时空，把时间和空间联系起来，并与物质统一起来。它们三者相互作用，彼此影响。大质量的物体会对时空造成弯曲，使得时空不平坦，而这个不平坦，带来了几何效应，使得在这个物体周围的物质会有滑落的趋势，在宏观表现上，这就是引力。
就像投石子于水面上，石子会激起涟漪一样，凡是有质量的物质，只要在时空中运动，都会扰动时空，激起时空涟漪，这就是引力波。引力波是广义相对论必然产生的，是四维时空的产物。只不过时空的“粘度系数”太大，基本不会有所变动，而且人类的探测技术有限，基本没机会来欣赏这时空的舞动，甚至爱因斯坦本人觉得，引力波也许永远不会被探测到。
历史上不断有人做过探测引力波的实验，不过都以失败告终。探测引力波的思路很简单——所谓的时空涟漪，会在前进时会造成空间的伸缩，既平时两点的距离会有所变化，利用精密的光干涉仪，就可以察觉到这些变化。当然，要消除环境影响，比如说地震，火山爆发，甚至路过的人，都会产生比引力波大得多的干扰。所以，基本的工作就都在消除环境影响上；另外，在一定的距离上，设定同等精度对照组也至关重要，因为只有引力波，才能在大的空间跨度上同等影响到多个探测器，当然在数据处理上要考虑引力波在两地传播导致的时间差。一旦几个探测器表现出相似的现象，我们就可以说——我们探测到引力波了！
引力波的探测，是我们人类的智慧结晶，是迈向更宽广的宇宙的一个里程碑。当然，相信未来它在信息和能源上定会有所用途，虽然很遥远，但是依然很动人，就像我们得知它被探测到一样，令人激动，令人感叹！
2016-2-29于汕头老家
网友评论