简单易懂的科普，告诉你什么是引力波（gravitational waves）

　　最近大家都被一个词刷屏了——“引力波”。

　　物理学划时代成就！美国科学家探测到引力波的存在！爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”找到了！！

　　科学家们都疯了，大伙也不明觉厉地跟着兴奋。

　　不过，这显然是一件很复杂的事儿，不然科学家也不用耗费这么多年来探索了，所以，如果你感到困惑，也别太自卑。

　　双语君跟大家分享一个简单易懂的科普，一起来大致扫盲一下吧。

　　什么是引力波？

　　引力波

　　Gravitational Waves

　　[,ɡr v 'te n l]

　　100年前，爱因斯坦在他的广义相对论（General Theory of Relativity）里首次提到引力波（gravitational waves）。

　　如果把宇宙想象成一个巨大的蹦床（trampoline），这个蹦床的布料材质就是时空（space-time）。引力波就是在这个时空蹦床中泛起的涟漪（ripples）。

　　把一个保龄球和一个乒乓球分别放在这个蹦床上，哪个会沉得深一些？

　　没错！宇宙中也是如此：质量越大的物体产生的时空弯曲就越大（the more mass, the more space-time gets bent and distorted）。

　　将一个保龄球放在蹦床上，周围的时空因其质量而发生了弯曲，这时，一个乒乓球如果要在保龄球周围运行，就必然围绕其旋转，轨道（orbit）就是这么来的。

　　所以，按照广义相对论的思路，“引力”（gravity）只是时空扭曲带来的必然现象。

　　当两个巨大物质朝着彼此高速旋转时（spiral toward each other），它们就会以光速在周围扭曲的时空中传播出一波一波的涟漪（they send waves along the curved space-time around them at the speed of light）。

　　质量越大的物体，产生的引力波就越大，也就越容易被科学家探测到。

　　The more massive the object, the larger the wave and the easier for scientists to detect.

　　通常引力波的产生非常困难。

　　地球围绕太阳以每秒30千米的速度前进，发出的引力波功率仅为200瓦，还不如家用电饭煲功率大。

　　宇宙中大质量天体的加速（accelerate）、碰撞（collide）和合并（coalesce）等事件才可以形成强大的引力波。

　　比如黑洞的合并（black holes coalescing）

　　巨大恒星爆炸（massive stars exploding）

　　或者……

　　138万亿年前导致宇宙产生的大爆炸（Big Bang）。

　　这也就是为什么发现引力波有如此重大的意义，它也许能揭开着宇宙起源的秘密。

　　探测引力波的意义

　　 它证明了爱因斯坦广义相对论中一个关键的预言，即引力波的存在，而爱因斯坦的理论改变了人类对于时间和空间等关键概念的认知（changed the way that humanity perceived key concepts like space and time）。

　　 可探测到的引力波（detectable gravitational waves）为天文学打开了新世界的大门——科学家可以依据遥远恒星（faraway stars）、星系（galaxies）、黑洞（black holes）产生的引力波来测量它们的数据。

　　 它间接证明了黑洞的存在——人类从未直接观测到过黑洞（never directly observed）。

　　如何探测到引力波？

　　 引力波经过一个物体的时候，会导致其变形（distort its shape），随着波动的方向将其拉伸（stretch）或压缩（squeeze）。

　　 这次发现引力波的“激光干涉引力波天文台”(LIGO, the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)，就是通过激光来捕捉这种变形（to pick up such distortions in laser light beams）。

　　 LIGO观测台包括两条垂直的（perpendicular）探测臂，每一边为4千米长。

　　简单来说，激光光源发出的光束一分为二，沿着这垂直的两个方向前进，在末端分别会遇到一面镜子，并被反射回起始点。

　　若有引力波通过，便会引起时空变形，一臂的长度会略为变长而另一臂的长度则略为缩短，这样就会造成光程差发生变化，因此激光返回的时间发生任何的变化，都可指向引力波产生的影响。

　　看过了以上浅显的解释，这里还有一个非常形象生动的视频，能帮你更清晰地了引力波的整个概念。

　　今天的科普到此结束，小伙伴们，看懂了吗？