马黑家微信圈：Gary 谈引力波发现

姐夫在马黑家微信圈里转载了这样一条消息：“今晚，这则消息将轰动全世界：人类首次直接探到引力波！”

小妹夫老涛提议说：“Gary （大妹夫）在引力波问题上应该给大家上堂科普知识课”

大妹夫Gary接受小妹夫老涛的建议，马上接着在微信圈里，给马黑娃家娃儿上了以下一堂关于引力波的科普课：

“好吧，我就来科普一下吧。根据爱因斯坦的广义相对论，引力（也就是我们每天都感觉到的重力），实质上是 由空间和时间的扭曲所造成的。物质存在于时空中就会使时空扭曲。爱因 斯坦的 广义相对论方程精确地描述了物质和时空扭曲之间的定量关系。这个方程可以说是 人类至今所发现的最“漂亮”的方程。方程的形式非常简单，但却 可以推导出很多 惊人的预言，而这些惊人的预言，又都一一得到了试验和观测的精确验证，其中包 括水星近日点的变化（不能用牛顿的万有引力来解释）， 时钟在重力场下变慢 （GPS系统必须考虑这一效应，否则就不准），黑洞的存在，和大爆炸宇宙学，等 等。爱因斯坦的广义相对论方程还预言了引力波的 存在，也就是当物质做加速运 动的时候，其产生的时空弯曲的快速变化，会像水波一样地向外传播，这就是引力 波。但爱因斯坦这一预言，近一百年来一直 没有被探测到，因为信号太弱。今天 终于被LIGO探测器探测到了，这的确是物理学界的一件大事。

这次观测到的引力波事件，是由十三亿光年以外的两个黑洞相撞合并而产生的， 其中一个黑洞为29个太阳质量，另一个为36个太阳质量，合并后成为一个62个太阳 质量的黑洞。眼明的人可能会说，你这算术有问题，29 + 36 = 65 怎么会是62？ 对不起，这算术是对的。因为根据爱因斯坦，质量还可以变成能量，在这一合并过 程中有3个太阳质量的物质以引力波的形式辐射到了整个宇宙之 中！可是这么大的 引力波辐射，到了我们这儿，在LIGO上产生的震动比质子尺寸还小几千倍！LIGO能 探测到这么小的震动，可谓当今探测技术的最 高境界。

LIGO的主要发起人都在加州理工学院。Kip Thorne 是理论物理学家，我曾上过他 的课，讲的就是广义相对论。Ronald Drever 是实验物理学家，还是我博士论文答 辩的评审教授之一。（加州理工学院的博士论文答辩由四位教授评审，其中一位必 须是非本专业的教授。Ronald Drever就是那位非本专业的评审教授。）我的博士 导师Barry Barish还有一段时间当过LIGO的发言人（spokes person，实际上就是 实验组的头）。Ronald Drever 可以说是一辈子都献给了引力波的探测，他从年轻 时候开始，一直做到老。可是不幸的是，当引力波真的被探测到的时候，他已经得 了老年痴呆症，住在 nursing home 里。也不知他的老年痴呆症有多严重，是否还 能理解今天的探测结果，享受成功的喜悦。

这一成果的意义不只是探测到了引力波，再次验证了爱因斯坦的广义相对论。它为 人类认识宇宙开了另外一个窗口。可以说，在此之前，人类认识宇宙只是 用眼睛 看，用各种望远镜来观测，现在多了一双耳朵，可以听到一些眼睛看不到的东西。 例如，黑洞不发光，无法用望远镜看到，可是LIGO却能听到它 们之间的碰撞。”

大妹评论说：“这个Ronald Drever 一辈子只做一件事，就是引力波的探则，太枯燥了，又得了老年痴呆，住在老人院，他一辈子探测的引力波终于有了重大发现，可惜他应该不知道了吧，太惨了！令人不胜唏嘘命运做弄人啊！科学家就是一群在沙漠里淘金的苦行僧，大部分人都会被湮灭的无声无息的离开这个世界。” （大妹刚刚在马黑家微信圈写了这一段话，讲得不错，在此补上）

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