上个世纪的著名科学家爱因斯坦就预言了宇宙中引力波的存在，但是受限于当时探测技术的落后，一直都没有证明发现引力波的存在，直到一百年之后的2016年被当代科学家证明了。那么引力波到底是什么?引力波的发现解决了哪些问题?接下来一起去看看吧!

对于引力波的科学解释

在物理学中，引力波是指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量，在爱因斯坦的广义相对论中，引力被认为是时空弯曲的一种效应。这种弯曲时因为质量的存在而导致。通常而言，在一个给定的体积内，包含的质量越大，那么在这个体积边界处所导致的时空曲率越大。当一个有质量的物体在时空当中运动的时候，曲率变化反应了这些物体的位置变化。

引力波是什么

在某些特定环境之下，加速物体能够对这个曲率产生变化，并且能够以波的形式向外以光速传播。这种传播现象被称之为引力波。通过研究引力波，科学家们能够区分最初宇宙奇点所发生的事情。原则上，引力波在各个频率上都有。不过非常低频的引力波是不可能探测到的，在非常高频的区域，也没有可靠的引力波源。霍金和以色列认为可能可以被探测到的引力波频率，应该在1.0E-7 Hz 到1E11Hz之间。

引力波的经典比喻理解

上面介绍的是对引力波的科学解释，可能有些人无法理解其中的含义，因为中间触及了太多的专业术语，可能在理解上无法做到面面俱到，其实呢，在关于引力波的概念上，有一个能够通俗易懂的概念例子能够让所有的人可以很直观的理解引力波的概念。在广义相对论中，引力被归咎与时空的弯曲，”时空弯曲是什么鬼?“相信大多数人听说之后都是这个反应。它的意思是，我们平时看到的空间貌似是平直的，但真实的情况中，却是像哈哈镜里一样扭曲的。这种扭曲是物质造成的，质量越大，扭曲就越大。

引力波有什么用

我们可以把宇宙想象成一个蹦床，如果没有任何扰动，它是平坦的。但有质量的物体出现时，比如一个鸡蛋，来游乐场的小孩子，或者是地球这样的庞然大物，它就会变得弯曲。可怜的是，这种弯曲，对于生活在蹦床上的微小生物——我说的就是人类这种生物——来说，一是由于我们跟着蹦床一起弯曲了，二是由于这种弯曲太微小，我们完全感觉不到这种弯曲。如果只是弯曲还好。但如果这个大质量物体发生变化——鸡蛋被吃了，小孩子蹦走了，或者地球爆炸了——蹦床就会开始震动，这种震动就是引力波。当然，跟着一起震动的我们也感觉不到它在震动。

引力波是如何被证明的

在过去的六十年里，有许多物理学家和天文学家为证明引力波的存在做出了无数努力。其中最著名的要数引力波存在的间接实验证据——脉冲双星 PSR1913+16。1974年，美国麻省大学的物理学家家泰勒教授和他的学生赫尔斯利用美国的308米射电望远镜，发现了由两颗质量大致与太阳相当的中子星组成的相互旋绕的双星系统。20世纪60年代，马里兰大学的物理学家韦伯试图用谐振原理探测引力波，他建造了一种共振型引力波探测器。

引力波图片

该探测器由多层铝筒构成，直径1米，长2米，质量约1000千克，用细丝悬挂起来。当引力波经过圆柱时，圆柱会发生共振，进而可以通过安装在圆柱周围的压电传感器检测到。韦伯曾经在相距1000千米的两个地方同时放置了相同的探测器，只有两个探测器同时检测到相同的信号才被记录下来。1968年，韦伯宣称他探测到了引力波，立刻引起了科学界的轰动，但是后来的重复实验都一无所获。1991年，麻省理工学院与加州理工学院在美国国家科学基金会(NSF)的资助下，开始联合建设“激光干涉引力波天文台”(LIGO)，1999年11月建成，耗资3.65亿美元。

2005年-2007年，LIGO进行升级改造，包括采用更高功率的激光器、进一步减少振动等。升级后的LIGO被称为“增强LIGO”。2009年7月，增强LIGO开始运行直到2010年10月结束。但未能探测到引力波存在的可靠证据。2016年2月11日，加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台(LIGO)”的研究人员当天在华盛顿举行记者会，他们探测到了引力波的存在。

引力波是以光速进行传播的

引力波的传播

当爱因斯坦对引力波进行假设的时候，也提出了关于引力波的相关信息，比如说引力波产生之后的传播速度，虽然一直无法证实，但是当科学家开始将LIGO的观测结果与其他类型天文望远镜的观测结果进行对比，他们首先要核实的事情之一就是这些信号是否是同时到达。物理学家猜测，引力是通过被称为引力子的粒子传播，类似光波中的光子。

如果这些粒子与光子一样没有质量，那么引力波就可以光速传播，符合广义相对论对引力波速度的预测。最后在2016年的时候，LIGO的观测数据也表明了上面的物理学家对于引力波的传播速度猜测是完全正确的，在证实引力波的传播形式同时还更加准确的计算出来了引力波的传播速度。

引力波的证明解释了哪些东西呢

引力波解释了什么

虽然说当初爱因斯坦在提出关于引力波存在的假设时候并没有确切的证据表明，但是科学的研究是建立在一定的假设上的，那么引力波当时是如何被提出来的呢，如果引力波的存在能够得到证明，那么在宇宙学以及科学方面哪些方面能够证明呢，下面为大家盘点一下。

引力波的证明充分表明了宇宙黑洞的存在

黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和y射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

引力波和黑洞

LIGO探测到的信号提供了证据——也证实2个黑洞合并过程与预期一致。当2个黑洞开始螺旋式相互靠拢，以引力波形式释放能量时，合并发生了。LIGO探测到这种波的特殊声音，被称为啁啾，允许科学家测量天文台观测到的事件中2个物体的质量，也就是黑洞的存在最为有力的证明。

引力波的存在能够解释恒星为何爆炸

质量巨大的恒星不再发光并因自身质量而坍塌，形成了黑洞和中子星。天体物理学家认为，这个过程就是II型超新星爆炸。但通过对这种过程的模拟还无法解释爆炸的原因，而超新星产生的引力波爆发可帮助解释这种现象。而引力波被证实就为科学家研究恒星的演变提供了一种新的手段，对于研究恒星的后期发展提供了很有利的方式，比如说太阳，虽然说太阳现在还依然很年轻，但是只有充分的了解了恒星发展阶段才能更好的服务于人类。

引力波的视频

引力波短片