1、 研究員：廖平研究員：廖平 田萬勝田萬勝 尚俊霖尚俊霖引力波的概念引力波的概念 愛因斯坦廣義相對論所描述的引力，是時空曲率所產生的一種現象。質量可以導致這種曲率。當物質在時空中運動時，附近的曲率就會隨之改變。大質量物體運動時所產生的曲率變化會以光速像波一樣向外傳播。這一傳播現象就是引力波引力波的產生引力波的產生 任何具有質量的物體，或是劇烈的加速過程都會產生引力波。人們熟知的萬有引力的本質是什么？牛頓認為是一種即時超距作用，不需要傳遞的“信使”。愛因斯坦則認為是一種跟電磁波一樣的波動，稱為引力波。 根據牛頓的理論，整個宇宙都會立刻覺察到太根據牛頓的理論，整個宇宙都會立刻覺察到太陽的消失。這就意

2、味著所有環繞太陽的行星都陽的消失。這就意味著所有環繞太陽的行星都會沿切線方向飛離環繞軌道。會沿切線方向飛離環繞軌道。 阿爾伯特阿爾伯特愛因斯坦在愛因斯坦在 1905 1905 年解釋了這個現象年解釋了這個現象。愛因斯坦狹義相對論愛因斯坦決心重新審查萬有引愛因斯坦決心重新審查萬有引力理論，他在力理論，他在自述自述這篇文這篇文章中，寫下了這樣一句話：章中，寫下了這樣一句話：“牛牛頓啊，請原諒我頓啊，請原諒我” 老老牛啊，牛啊，請原諒我請原諒我 他認為物體之所以會互相吸引是因他認為物體之所以會互相吸引是因為為重的物體扭曲了時空，其它物體重的物體扭曲了時空，其它物體則選擇了扭曲時空中的最短路徑。則選擇

3、了扭曲時空中的最短路徑。愛因斯坦的廣義相對論： 愛因斯坦愛因斯坦通過數學通過數學方法發現方法發現時空結構時空結構是彈性的，是彈性的，就像蹦床。就像蹦床。愛因斯坦的解釋： 信息能瞬時通過宇宙傳播的這個思想被稱信息能瞬時通過宇宙傳播的這個思想被稱為為超距作用超距作用。愛因斯坦和其他很多科學家。愛因斯坦和其他很多科學家都被超距作用所困擾，因為它意味著信息都被超距作用所困擾，因為它意味著信息可以傳播得比光還快。可以傳播得比光還快。 愛因斯坦在愛因斯坦在 1916 1916 年終于解決了超距作用這年終于解決了超距作用這個問題。他解釋，重力不像牛頓說的那樣個問題。他解釋，重力不像牛頓說的那樣是瞬時傳播的，

4、它的傳播需要時間。是瞬時傳播的，它的傳播需要時間。 愛因斯坦以詳細的理由說明離太陽越遠的愛因斯坦以詳細的理由說明離太陽越遠的行星會越遲知道太陽消失了，所以較近的行星會越遲知道太陽消失了，所以較近的行星會先飛離軌道。行星會先飛離軌道。引力波的提出引力波的提出m麥克斯韋麥克斯韋 電磁場理論電磁場理論愛因斯坦愛因斯坦 引力場理論引力場理論電荷電荷電磁波電磁波電磁場電磁場光子光子引力場引力場引力波引力波物質物質引力子引力子引力波的探測引力波的探測 可能的引力波源可分為兩大類 天體引力波源和實驗室(人工)引力波源。 前者包括三類 連續源、爆炸源和隨機源引力波探測的難度引力波探測的難度理論研究表明，引力波

5、是橫波，以光速傳播。由于它的高度非線性，它不具有像電磁波、機械波的反射、干涉、衍射等性質，也不滿足疊加原理。它的作用截面非常小穿透能力非常強。它能穿越時空穿透地球。因此它能攜帶古老而遙遠的信息，但它又是非常微弱的。因而探測引力波首先必須對引力波源進行分析。 引力波人工源引力波人工源 愛因斯坦在愛因斯坦在19161916年提出了一個旋年提出了一個旋轉棒的方案：轉棒的方案：用用一根二十米長、五百一根二十米長、五百噸重的鋼棒，以非常噸重的鋼棒，以非常快的速度繞棒的中心快的速度繞棒的中心旋轉，就能產生引力旋轉，就能產生引力子來。子來。 不過，要使這樣的龐然大物飛速旋轉，實不過，要使這樣的龐然大物飛速旋

6、轉，實在太困難了，即使旋轉了，從目前的技術在太困難了，即使旋轉了，從目前的技術水平來講，人們還是找不到引力子的，因水平來講，人們還是找不到引力子的，因為用這種方法產生的引力子是非常微弱的。為用這種方法產生的引力子是非常微弱的。引力波的波源引力波的波源 雙星系統 引力輻射會使在旋近態中的雙星損失動能，造成其軌道以很緩慢的速度發生衰減，兩顆恒星逐漸接近。引力波的波源引力波的波源 宇宙大爆炸引力波的探測引力波的探測 原初引力波引力波的探測引力波的探測2014年3月17日，哈佛大學史密松天體物理中心的約翰科瓦奇（John Kovac）博士宣布，他所領導的射電天文學團隊發現了來自宇宙暴漲時期的引力波存在的證據。位于南極的位于南極的BICEP2望遠鏡望遠鏡為什么位于南極？為什么位于南極？ （1）大氣層薄且干凈的地方（地球自轉把大氣甩成了一個橢球了（想象一個胖子原地轉圈圈），赤道最厚，兩極最薄，南極有大陸海拔通常比北極高于是大氣層更薄了） （2）干燥的地方，因為水吸收微波（用微波爐熱過水么？），依然南極，水都凍上了。 （3）人煙稀少的地方，防止手機信號干擾，南極南極。引力波天文學引力波天文學 引力波天文學自20世紀中葉以來逐漸興起，與傳統的電磁波天文學不同的是，它通過測量引力波來研究各類相對論性天體及宇宙現象。引力波探測的意義引