引力波巨浪再袭，这次奔着诺奖去？

引力波巨浪再袭，这次奔着诺奖去？

2016年的2月11日，**农历新年刚刚开始，遥远大洋的彼岸传来一个令人振奋的消息，等待了一个世纪的引力波首次被美国的激光引力波干涉仪（LIGO）直接探测到了。今天，在等待了4个月之后，人们再一次迎来了LIGO科学组织（LSC）召开的第二次**发布会，对LIGO的**观测结果进行了宣布。

尽管似乎缺少了一丝的兴奋感，但是发布会依旧让我们充满了期待，因为
LIGO现在的每一次发现都是全新的。

黑洞合并模拟图
这次所发布的内容可以简单归纳为如下三点：
（1）此次的两个引力波信号又都是来自于双黑洞的合并：一个确认信号，另外一个疑似信号。
（2）此次的信号依旧是美国的aLIGO探测到的。但是VIRGO引力波探测器升级即将完成，今年秋季就开始和LIGO进行联合观测。
（3）引力波和多信使（多个信息渠道，比如电磁波，引力波，中微子等;multi-messenger）天文学已被开启。

或拿诺奖？奖项已经拿到手软
众所周知，2月份的引力波被公布之后，引力波作为一种全新的探测宇宙的方式，即将为我们掀起宇宙的新的一面。所以它因此也在全球掀起了知识传播的巨浪，不仅仅是科学界，几乎是**的各个领域。在很短的时间，引力波成为了网红的代名词。

本来默默无闻的学科，也在极短的时间之内变的异常火热。而作为建立LIGO的三位奠基人，罗奈尔特·德雷弗(RonaldW P Drever)，基普·索恩(Kip S Thorne)，雷纳·韦斯 (Rainer Weiss)，也因此而成为诺奖的最热门人选。
到目前为止，三位创立者已经获得了几乎物理天文界的所有大奖，总共370万美金，包括基础物理科学突破奖特别奖（theSpecial Breakthrough Prize in Fundamental Physics;总共300万美金奖金，其中100万给三位创建人，200万给1012位LIGO科学家），格鲁伯宇宙学大奖 （50万美金），“东方诺贝尔奖”美称的邵逸夫奖（120万美金），卡弗里奖（KavliPrizes;100万美金）。

而这些奖项颁发的原因差不多都是因为“不懈追求利用引力波来观察宇宙的视角，导致了引力波的直接探测”。
接下来最让人们期盼的应该就是有着“**奖”俗称的诺贝尔奖了。尽管诺奖没有特定的评审标准，但肯定是需要对人类**进步有着巨大的影响。

正如我们已经看到，并且可以预见到的，引力波将开启一个前所未有的伟大时代，上一次的发现暂且存疑的话，再一次的发现在很大程度上消除了大家的疑虑，也让我们更加确信和意识到只要设备足够灵敏，就可以常态化地探测到来自星辰大海的声音，看到宇宙中难以被察觉的一面。

（从左向右：LIGO三位创建人）
在目前看来，几乎是没有其它的发现或者物理技术可以和引力波的深远意义相比肩，而此次新的事例的发布更是让我们相信引力波获会在今年的秋季毫无悬念地获得诺奖。相信这几位为诺奖都已准备好了。
诺奖，来吧！
又是黑吃黑？

左：已知质量的黑洞和电磁研究的黑洞质量比;右：三本样本在时域中的比较（LIGO**发布会）
既然这次的引力波又是“黑吃黑”的火拼，那和之前有什么不同吗？
在比较之前，让我们先看看这次发现的一些数据细节。

这次的引力波源GW151226是在2015年12月26日（UTC时间）被观测到的，也就是西方的圣诞节期间，所以也是被称之为圣诞老人送来的礼物。这个双黑洞系统中，黑洞的质量分别为大约为14个太阳质量和8个太阳质量。aLIGO测量到了黑洞大约30圈的绕转，**合并成为21个太阳质量的黑洞，1个太阳质量以引力波的形式释放了出去。整个信号过程持续了大约1秒。

合并以后的黑洞自旋大约是0.74（自旋是角动量的无单位物理量，在0到1之间变化，0代表没有转动，1代表了转动最快）。当然距离黑洞天体的距离也得到了测量，大约是离我们14亿光年。**还有很重要的一点是，这次信号的信噪比依旧很高（S/N=13），对应的置信度超过了5.3σ,超过了物理学定义“发现”的黄金标准5σ的要求。所以也算是一次真正意义上的探测。

相比较**次的引力波源GW150924系统，上次的黑洞质量分别为29和36个太阳质量，合并之后的太阳质量大约为62个太阳质量，3个太阳质量被以引力能的形式释放出去。合并以后黑洞的自旋大约0.68。黑洞系统的距离大约是13亿光年。

除过之上的确认系统之外，还有一个疑似系统 LVT151012，因为它的置信度只有大约1.7sigma，所以很难判断是不是真正的信号。但是如果是真，那么它的黑洞质量将分别是23和13太阳质量，**合并之后的质量是35个太阳质量，释放出1个太阳质量的引力波。合并以后黑洞的自旋大约是0.66。

距离大约是32亿光年。
简单对比，我们可以看到两次确认系统的距离都非常的接近，但是质量确实差别很大。几乎包含了各个质量范围的黑洞。不过让我们很兴奋的是，在这次的发现中，合并之前的黑洞质量和我们在银河系中所看到的黑洞差不多。

这从侧面告诉我们黑洞双星系统在我们宇宙中存在的普遍性。而这之前是从来没有被探测到的。同时也说明只要是探测器的灵敏度足够高，我们就可以探测到来自这些系统的引力波信号。

按照LIGO负责人在此**发布会中的说法，LIGO探测器目前只达到了**灵敏度的40%，而在今年秋天的第二次科学运行之时，灵敏度将在现有基础上再提高15%到25%。所以到时LIGO将会看地更远，探测到更多的事件。另外一个好消息是到时VIRGO也会同时运行。VIRGO的性能和目前aLIGO相当，所 以三个探测器联合观测，引力波源位置的**度将会极大提高。

LIGO位置探测**（左）;LIGO和VIRGO的联合探测精度（右）。（LIGO**发布会）
神奇的自旋门槛0.7？
当笔者注意到这三个系统的自旋值大约都在0.7的时候，产生了极端的好奇感。难道0.7是个神奇的数字，这难道是合并黑洞跨越不过去的门槛？对于笔者**的黑洞团组而言，通过电磁方式，专门从事黑洞性质的测量，尤其是利用X射线的数据对黑洞的自旋做出测量。

从目前测量得到的10多个黑洞黑洞自旋数据来看，单个黑洞的自旋值随机的分布在0（没有转动）到1（极端转动）之间。这似乎没有规律。而这些系统也和引力波所发现的双黑洞系统有差别，尽管都是双星系统，电磁方式研究的系统中，�。

引力波的发现会让天体物理专业火吗

过去近百年中，广义相对论的其他预言如光线的弯曲，唯有原初引力波因信号极其微弱，技术上很难测量，而一直徘徊在天文学家“视线”之外，全球多个小组在探测引力波，发现原初引力波将促进有关**进一步加大科研经费和人力资源投入，却一直没有测量到引力波的独特印记—B模式偏振。目前，在大爆炸之后不到10的负35方秒的时间里，宇宙以指数速度急剧膨胀，即所谓“暴涨过程”。

原初引力波忠实记录了暴涨时期的物理过程。

现在关于大爆炸原初时刻的理论模型有数百个，光子、电子及其他粒子混在一起，宇宙处于晦暗的迷雾状态，光无法穿透。而引力波则不同，它诞生在宇宙大爆炸之初并以光速传播。引力波被测量到，意味着人们可以通过引力波而一直追溯到大爆炸之后仅仅10的负35方秒的极早时期，同时引力波也可以作为另一种观测宇宙的手段。引力波天文学这门新学科的大门也由此打开。

第四，意味着对宇宙微波背景辐射的测量将会进入下一个重要里程碑。宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸的“余烬”，是一种弥漫在整个宇宙空间中的微弱电磁波信号。

过去几十年中、水星的近日点进动以及引力红移效应都已获证实，填补广义相对论实验验证的**一块缺失的拼图，也就是说几乎所有天文实验都是在收集光子，还是都不对，在今天之前是不清楚的。但如果发现原初引力波。其次，这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。

在天文学几百年来的发展过程中，人们测量微波背景辐射，其实主要测量的是温度场的信息。原初引力波的发现是支持广义相对论的又一有力证据，将是当之无愧是诺贝尔奖级的工作。而根据标准宇宙大爆炸理论，大爆炸之后约40万年，但“到底哪个对，人们观测宇宙的主要手段是观测光。

根据上世纪80年代逐渐发展起来的暴涨理论，140亿年前。第五，出现新的引力波诺贝尔奖发现原初引力波。爱因斯坦1916年发表的广义相对论预言了宇宙诞生之初产生的一种时空波动—原初引力波—的存在原初引力波如获证实，将是物理学界里程碑式的重大成果。

引力波能让物理学家获得诺奖，为什么这么说？

引力波让我们对宇宙的了解更多，所以让物理学家获得诺贝尔奖。我们对宇宙起源的了解还远远不够。

电磁波给了我们一个扩展的视野，而引力波则让我们不仅能看到，还能听到宇宙的声音，因此激发了人们寻找观测引力波的有效方法。

事实上，爱因斯坦早在1916年就根据其广义相对论预测了引力波的存在。后来，Rainer Weiss因其在LIGO（一个用激光干涉仪聆听引力波的超灵敏探测器）上的工作，以及对可能干扰引力波的因素和来源的分析和评估而获得2017年诺贝尔物理学奖。引力波的存在是由爱因斯坦的广义相对论预测的，并与重力的产生方式有关。早在爱因斯坦之前，牛顿就发现了引力定律。

科学家就探测到了光年之外，两个质量为太阳29倍和36倍的黑洞合并，输给太阳的是62倍质量的三个新黑洞，太阳的质量，引力波在空间和时间上的发酵，而地球上只有4公里的LIGO悬臂扭曲的长度不到质子直径的一万多。根据广义相对论，引力其实就是时空的曲率。只是我们平时看到的物质质量太小，以至于造成了可观察到的时空扭曲。

就像演员在舞台上表演一样，我们看到的是演员在挥舞他的手和脚–电磁波。我们没有看到的是演员造成的舞台变形–引力波。这表明探测引力波是多么困难！这就是引力波。

引力波究竟是什么？引力波的发现有多大意义？为什么引力波的发现值得获得诺贝尔物理学奖？2017年诺贝尔物理学奖今天在瑞典颁发给美国物理学家雷纳-魏斯、基普-索恩和巴里-巴里什，以表彰他们在引力波方面的工作。这三人都在激光干涉仪引力波观测站工作，即LIGO。
根据牛顿的说法，所有物体之间都有一种吸引力，其大小与物体的质量和距离有关。

宇宙可以被认为是一种存在，其中时间和空间是物质结构的基础;或者说时间和空间是舞台，而物质是演员，在舞台上表演我们每天看到的精彩事件。物质通过电磁波和引力波辐射能量，但引力波与物质的相互作用非常微弱，所以尽管爱因斯坦预言了它们的存在，但它们不像电磁波那样容易被感知，所以科学家一直无法确认它们的存在。

什么是引力波？为何引力波是人类最为重要的科学发现之一？

引力波是指时空弯曲中的波纹，以波的形式从辐射源向外传播，以重力辐射的形式传递能量。1916年，爱因斯坦根据广义相对论预测了引力波的存在。

事实上，人们发现，这种引力波在过去一直是“不可能完成的任务”。

由于产生引力波的条件极其苛刻，很难产生人工手段可以探测到的引力波。我们只能利用观测质量足够的天体在一定条件下可以在宇宙中引起涟漪的事实，比如两个黑洞互相围绕。
自然界中的极端事件，比如轨道上的致密双星系统，大质量天体的碰撞合并，超新星爆发，都能产生强烈的引力波。但这类波源通常离地球较远，或者出现概率很低，使得引力波的直接探测成为一个富有挑战性的世纪难题。

科学家宣布成功探测到多个**的**次双中子星引力波事件，人类首次看到引力波来源之谜。

“引力波”是**可以在高维时空中传播的波。它的存在证明了爱因斯坦的广义相对论，这也意味着未来探索宇宙奥秘的新工具。

引力波与穿越无关，在探索天体规律方面有潜在应用。

引力波是爱因斯坦根据广义相对论预言的。它的根本意义证明了能量(物质)与时空的统一，即物质、时间、空位的统一是无法成立的。

特别是空间不能独立存在，对宇宙学研究有开拓意义，但也是最难理解的。没有物质就没有空间，能量在创造生物质的过程中同时创造空间，这是空间的局限性和质量依赖性的重要依据。由此可以推断，天文学范畴的宇宙是一个独立封闭的有限系统。

宇宙空间是弯曲的而不是直的。品质和变化对周围空间有决定性的影响。宇宙之外的“**虚无”不包括空间。第五，揭示宇宙内部的普遍联系具有全方位的内在意义和广泛的延展性。

此外，引力波的探测也为人类研究宇宙提供了新的手段。

光速时代即将来临，人造引力波被成功创造，有何意义？

光速时代即将来临，人造引力波被成功的创造的意义在于：人造引力波为我们勾勒出了宇宙的基本线条轮廓，我们只需要为里面上色就完成了。还意味着人类从此可以电影里面的上帝之手一样，将人们现在的空间进行扭曲或者更改，好神奇的样子啊。

人造引力波这项技术的成果在不久的将来真的要实现了。

换句话说，人们一直以来想要去星辰大海的愿望要实现了。

在18世纪初爱因斯坦所研究的三维世界里，爱因斯坦认为任何只要是由质量质感的物体，对于光速都只能是以**的限度去靠近光速，但是做不到去超越光速，或者跟光速保持相同。一直以来都困扰着人们的一个问题就是，如何才能达到甚至超越光速呢？为了找到这个问题的答案，人类从古至今，耗费了几十代人的问题终于在今天有了进展。

在今天的科技中，科学家们发现能够与光速运行的速度相比的只有各种射线各种波，引力波就是其中一个可以与光速运行相比的波。

那我们为什么只提到引力波而不提其他波呢？因为只有引力波才能改变宇宙的时空结构，让人们进入宇宙的飞船达到光速的距离。

其实引力波被科学家发现后，可以证明爱因斯坦的一个结论：那就是宇宙的结构应该是一种特别特别薄的类似于薄膜的结构，人们就给这种结构起了个名字叫做“宇宙薄膜”。宇宙里面的结构是特别的巨大和厚重的，而且还有阻力。

引力波能够在宇宙里面产生，是因为宇宙里面的引力波特别的强大。只要是经过引力波的事物或者时间都会对时空造成一定的扭曲。这样就解释了为什么人类的太空飞船只要一飞上宇宙，就会在飞行的路途处于一种下坡的状态，这样的原理也被科学家们称之为曲速原理。