美国科学家11日宣布第一次直接探测到引力波的存在。引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”，它的发现是物理学界里程碑式的重大成果。而这一天，距爱因斯坦预测引力波存在已有百年。

　　美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）执行主任、加州理工学院教授戴维·赖茨把寻找引力波比作科学上的登月项目。“我们做到了，我们登上了这个‘月球’，”他兴奋地重复道。

　　依照科学家的说法，人类探测到引力波，如同一个失聪的人突然获得听觉，从此获得感知世界的新能力。

　　倾听宇宙的“声音”

　　在一片嘈杂的背景噪音中，一声“噗”的清脆声响，如水滴落水，持续时间短暂得不到1秒，这正是由引力波转化成的宇宙之声。当天在华盛顿召开的记者会上，美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）科学家现场播放了来自宇宙的“声音”。

　　这个声音源自于13亿年前一个双黑洞系统的合并。正如LIGO项目组发言人、路易斯安那州立大学物理学家加布里埃拉·冈萨雷斯所言，那时“多细胞生物才开始在地球上扩散”。合并所产生的引力波信号，经过13亿年的漫长旅行，于2015年9月14日抵达地球，被LIGO的两个探测器以7毫秒的时间差先后捕捉到。

　　百年来，科学家们对引力波的探测未曾停歇，但举步维艰。直至上世纪70年代，曾有美国科学家在观测双星系统的过程中，发现引力波存在的间接证据，并因此获得1993年诺贝尔物理学奖。

　　引力波是如何捕捉到的？

　　引力波是非常弱的一种信号，弱到连爱因斯坦本人都曾怀疑能否建造足够灵敏的探测器，探测引力波很长一段时间内被视为“不可能完成的任务”。

　　20世纪90年代起，大型激光干涉仪引力波探测器开始在全球范围内兴建，真正拉开了引力波探测黄金时代的序幕。

　　美国分别在路易斯安那州利文斯顿市与华盛顿州小城汉福德市建造了两个激光干涉引力波探测器（LIGO）。LIGO拥有巨大的L形测量臂，每边各有4千米长，两端设有反射镜面。发出的一束激光沿着L形互相垂直的两边前进并被来回反射。一般情况下，激光由于干涉而互相抵消，探测器接收不到光信号，但一旦引力波经过，便会改变激光通过的距离，从而被观测到。

　　探测引力波需要探测器具有极高的灵敏度，还需区分开来引力波信号和环境或仪器噪声。10多个国家超过1000名科学家参与了这个搜寻引力波的项目。

　　2015年9月14日北京时间17点50分45秒，位于利文斯顿与汉福德的两台探测器同时观测到了后来被命名为GW150914的引力波信号。科学家们通过进一步的数据分析还证实了这是两个黑洞合并的事件。

　　引力波有多重要？

　　多国家科学家认为，新发现让现代物理学的根基更加坚实，也意味着科学家抓住了揭开宇宙奥秘的“钥匙”，有助于了解宇宙的起源和运行机制。

　　南非夸祖鲁-纳塔尔大学的引力波研究专家马寅哲说，天文学的发现几百年以来主要靠电磁光谱的测量，射电、光学、红外、X射线等天文观测手段均是在收集光，靠“看”观测宇宙。引力波的发现则将从“听”这一完全不同的角度进行天文观测，引力波天文学这一学科的大门彻底被打开。引力波将成为检验爱因斯坦相对论、探测黑洞质量、测量宇宙距离等基本问题的新窗口。 “我们愿意把它称为一种声音，但引力波并不是声音，”加州理工学院物理系教授魏因施泰解释说，声音以音速在空气中传播，而引力波则是以光速传播，可以在真空中传播。两者都是一种震动，但引力波是一种全新的震动方式。LIGO天文台将探测器连接到扩音器，从而“听到”引力波的声音。

　　引力波也是一种机械振动，如同用非常大的能量，在宇宙中敲响了一面蒙皮紧绷的鼓。 如果把时空想象成一根弹簧，时空中的质量变化会导致弹簧的伸缩。但是由于引力常数太过微小，所以时空这根弹簧非常之硬，以至于其改变量极难察觉。即使施加巨大的能量也仅仅能够改变分毫。这使得引力波极少与物质相互作用，阻隔得再厚的墙壁在引力波面前都如同透明一般，也让探测极为困难。 探测到引力波的意义不仅仅是验证广义相对论，更对天文探测起着无比重要的作用。

　　事实上，引力波不光具备视觉所不能及的信息，其与人的听觉还有另一种异曲同工之妙：正如堵住一只耳朵，人就无法分辨声音的来源，只靠一个引力波探测器，也无法确定致密双星并合的信号。因此，以地球为脑袋，引力波探测器为耳朵，科学家们架设起了一座倾听宇宙的招风巨耳。 当引力波向你袭来会怎样？ LIGO科学合作组织的研究成员、加州理工学院物理学教授陈雁北说，引力波携带的能量很大，但实际对物质产生的作用却十分微弱，这也是探测它很困难的原因。如果把引力波在地面附近的能量流单位时间和面积算一算，就会发现它不能挪动电荷，所以作用很微弱。

　　如果某人站在引力波波源附近，而引力波向此人正面袭来，从理论上说人会变得矮胖，再抻长，再变矮胖……如此反复，但实际上在地面是很难探测到引力波的。 引力波能让科幻成真吗？ 能否借助引力波实现星际航行、时空穿越或者星际通信呢？

　　陈雁北教授说，引力波非常微弱，因此很难发射可以被接收和探测的引力波。从理论上讲，有可能向一个正在合并的双黑洞发射一个叠加的引力波，可望产生一种引力波放大效果，但实际上不太可能实现。此外，由于引力波本身造成的时空弯曲是很小的，所以借助引力波“穿越时空、回到过往”并不现实。

　　加州理工学院物理系教授魏因施泰说，引力波离应用阶段还很远。现在谈“借助引力波时空旅行”之类的科幻设想还为时太早，利用引力波的宇宙通信也只是一种微弱的可能。

　　魏因施泰认为，探测到引力波后，应将其写入物理课本，“孩子们应该知道这件事，睁大眼睛看天空。也许这离日常生活还很遥远，但我们需要好奇”。下一步，他认为应去证明更多引力波的存在，而非只是探测到引力波信号，这将帮助人们了解宇宙中大质量天体、中子星、黑洞的数量和演化，帮助人类了解宇宙中更多新领域和新现象。（本组稿件均据新华社）