《三体》和《星际穿越》里的引力波大揭密

1、面对的挫折和困难

外界似乎一直对引力波的研究了解并不多，认为其刚刚起步——因为这方面的研究是一个典型的投入产出不成正比、风险还极大的科研项目，科研人员情商也很高好吗？所以他们会低调、低调再低调。

其实早在1968年，美国物理学家Joseph Weber便声称自己使用由一些巨大铝气瓶组成的神秘探测器检测到了引力波，但随后这被证明是错误的。实际上科学界对引力波的相关研究已经开始了好几十年，可惜一直没有成功。

引力波是在巨大物体靠近时所产生的扰动或涟漪。随着引力波的传播，它将拉伸或挤压物体，但这些形变仅仅有亚原子量级（比原子更小的粒子、比原子更微观的物质层次）。因此，研究人员一直试图通过观察附近物体是如何被引力波影响来验证其存在，其中的难度可想而知。

最近，科学家们更倾向于使用激光干涉仪来探寻引力波。激光干涉仪将一束激光分为两束垂直方向，并分别沿着一个很长的真空通道发射，通过事先放置的探测器，探测沿着这两条光路反射回到初始点的光波。如果光波在沿路收到引力波的干扰，重构的光束将与初始光束完全不同。

与激光干涉引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，LIGO）类似，地基干涉仪的“激光臂”一般有4km长。而未来的天基干涉仪，诸如Deci-hertz干涉引力波天文台（Deci-hertz Interferometer Gravitational Wave Observatory，DECIGO）和进化激光干涉空间天线（Evolved Laser Interferometer Space Antenna，eLISA）中，所使用的“激光臂”所完全张开“臂展”可达百万公里长。

在未来十年内，利用天基干涉仪探测引力波的相关实验将逐步开展，并且eLISA“探路者”的发射任务也迫在眉睫。

2、引力波来自于哪里

引力波的主要来源是无时无刻都在进行的天体物理过程（天体运动、撞击等），所有高速运动且高加速度的物体以及大质量天体运动、碰撞都会产生引力波并且在连续的时间里形成波，也就是前文提到的“时空涟漪”，而我们平时接触的物体质量太小，产生的引力波太弱，所以宇宙中大质量天体的运动、碰撞等行为都会产生极强的引力波。