引力波成为全球科技热词 打开宇宙时空弯曲的大门

　　最近，引力波成为全球科技热词。自美国国家科学基金会与来自加州理工大学、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台”（LIGO）合作组织2月12日宣布首次直接探测到引力波的消息以来，全世界特别是科学家们为之兴奋不已。英国物理学家、黑洞理论家斯蒂芬·霍金认为，引力波可以提供一种全新的方式来观测宇宙，而且可以彻底改变天文学。

　　LIGO的两台探测器相继测到，来自13亿光年之外的两个黑洞的绕转并合。这一重大发现，证实了爱因斯坦1915年广义相对论关于引力波的预言。100多年前，爱因斯坦革新了牛顿的引力理论和绝对时空观，创造性地提出了时间和空间互为一体、二者不可分割的理论。他认为引力的本质是时空几何在物质影响下的弯曲，引力波则是时空的扰动以波动形式的向外传播。

　　如果说机械波、电磁波都是在时空这个“舞台”上传播的，那么，引力波就像是“舞台”本身的波动。时空是一个“很硬”的结构，要想改变它非常困难。如果把时空比作一个弹簧，需要很大的能量才能将它压缩或拉伸一点点。如若想在地球上测量到引力波，需要把测量距离的精度提高到原子核大小的千分之一。如果把地球到太阳之间的距离当作探测器的长度，需要测量的距离变化也不过头发丝的十万分之一。

　　自1916年德国天文学家史瓦西发现广义相对论一个有趣的数学解之后，黑洞便成为物理、数学、天文、计算机数值模拟等领域的热门课题。这次探测到的引力波信号来源于两个黑洞碰撞并合，并最终形成一个自转的黑洞。它不仅仅验证了广义相对论对于引力波的预言，也第一次直接证实了黑洞的真实存在。黑洞和双黑洞系统的证实，为天文学、宇宙学观测中的许多理论和现象提供了坚实的支持。

　　引力波探测除了可以回答人类关心的基本科学问题外，还可催生出一大批新的交叉学科研究领域，甚至新应用、新技术。例如，此次探测到的引力波信号类似于“啁啾”，这类“啁啾”同样会在雷达、声呐、激光脉冲和其他环境中出现，这些学科领域已经开始使用LIGO开发的数据处理程序。再例如，LIGO的复杂光学系统处于4千米长的真空管中，这是地球上规模最大、最纯净的真空系统，需要攻克一系列工程和技术难题。同时，LIGO的光学系统需要非常小的光路损耗，这一需求催生了测量光学损耗的技术。

　　类似应用的例子还有很多，如激光雷达、焊接、切割、钻孔等。LIGO使用的石英玻璃纤维、四级摆悬挂系统、主动“测量—抵消”策略等，都是最先进的材料与技术的结合。总之，由引力波探测衍生的种种高新技术，未来都将得到越来越多的应用。