时隔100年，人类欠爱因斯坦的这一课终于补上了。

北京时间2月11日23点30分，美国国家自然科学基金会携加州理工、麻省理工和LIGO科学合作组织（LSC）的专家向全世界宣布：

在爱因斯坦提出引力波概念100年后，引力波被首次直接观测到。来自一个双黑洞系统产生的引力波信号在2015年9月14日国际标准时间9：51（北京时间17：51），由两座分别设置在华盛顿州和路易斯安那州的LIGO观测台探测到。

美国LIGO的科学家说：所有信号都与爱因斯坦100年前所做的预言完全吻合。这让小编不禁怀疑：爱因斯坦是不是上一个宇宙文明派到地球来指点迷津的。

引力波到底是什么？宇宙的“时空涟漪”

在物理学上，引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动，如同石头丢进水里产生的波纹一样，引力波被视为宇宙中的“时空涟漪”。如果将时空看成一张大橡胶膜，用小球代替天体，当小球被放上橡胶膜时，球的质量会把橡胶膜往下压。这时，如果在旁边再放一颗球，两颗球分别造成的“时空弯曲”就会让它们逐渐滚向对方。当它们互相加速运动时，产生的“涟漪”就是引力波。宇宙中大质量天体的加速、碰撞和合并等事件都会形成强大的引力波。

简单来说，引力波是存在于时间+空间的四维时空中的形变。你揉皱一张纸，是二维空间形变；压扁一块面包，是三维空间形变。而引力波，是在时间+空间的四维空间中传播的，来源于时间+空间的变形。

大家想想你看过的《星际穿越》，男主角最后进到一个时间+空间的房间中。引力波就是在时间变形+空间变形中传播的。

引力波最初只是阿尔伯特·爱因斯坦他老人家的一个理论构想，来源于方程式的推导，而非真实的实验观察。

在引力的世界中，宇宙通常一片平静，直到北京时间2015年9月14日17点50分45秒。Bang！在距离地球13亿光年之外，两个巨大黑洞发生了一次“亲密接触”，地球上LIGO的两个探测器同时探测到了宇宙深处的这一场风暴。这一场天外撞击事件，加上科学家精密到氢原子的百亿分之一级别的系统设计，让我们“走进了新时代”。

所以简单总结一下，引力波其实就是一阵能量，宇宙是一片海洋，无论在哪儿发生点啥事，都会一波一波传出去。这次的引力波，就是在遥远的天边，两个胖子星球合体，咣一声撞出来的能量，散发到宇宙中。

这股能量跑了好多亿年，终于来到了地球，经过了地球和你，于是你的时间和空间发生畸变抖动，具体表现是，你忽胖忽瘦，忽快忽慢。

想象一个果冻，放在桌上，然后在旁边猛拍桌子，你就是这个果冻。

当然了，这个效应太弱，你是感受不到的，何况事隔半年让你回忆起那一刻，估计你也是懵的。

因为技术的限制，人们长期无法直接观测到上述过程辐射出的引力波。不过，对于一些遥远的中子星-中子星系统或黑洞-黑洞系统，它们绕转、碰撞过程产生的引力波虽然不足以被直接探测到，但它们轨道的收缩却可以观测到。报道里说的那个L型的探测设备，就是用来测量长宽变化的，一旦出现变化，就说明引力波来了。

△双中子星环绕辐射引力波、导致轨道缩小的艺术想象图

什么发现让人类如此激动？宇宙的“世纪悬案”

100年前，爱因斯坦在广义相对论中预言了引力波的存在。但由于引力波探测难度巨大，科学家在过去100年中始终没能一睹引力波的真面目。因此，探测引力波的工作时常被戏称为“世纪悬案”或者“全宇宙最徒劳无益之事”。不过，尽管如此，科学家始终没有放弃探寻引力波的脚步。

知乎作者Kingfisher说，多年以后，很多人驾驶宇宙飞船进行旅行或者冒险的时候，习惯性地检查自己的行李箱，除了带一条毛巾，一部三体，还需要带一块手表。手表上面显示的日历，是威慑纪元xx年，而威慑纪元元年元月元日，是曾经的公元纪年2016年2月11日。这是纪念引力波被发现的公布日。人类睁开了探索宇宙的眼睛，也正式开启了黑暗森林体系下的威慑纪元。

也有人将此比喻为一个人一生失聪突然某天听力恢复，就可以用全新的方式聆听这个宇宙，人类编码、发送、接收引力波时，也许会突然发现，其实宇宙中早已充斥着有意义的引力波，这个宇宙早已热闹非凡，只是从前我们看不到这些璀璨的灯火。

很显然，引力波探测对我们极为重要，只是不要直接问我：引力波有什么用好嘛！在法拉第表演他的圆盘发电机时，一位贵妇人问他：“法拉第先生，这东西有什么作用呢？”法拉第答道：“夫人，一个刚刚出生的婴儿有什么作用呢？”

从科学意义上看，引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中，这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。

一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制。

引力波的发现是科学界里程碑式成果

1.成为支持广义相对论的有力证据：

引力波的发现，使得相对论所预言的所有实验现象已全部被验证。过去一百年中，广义相对论中的其他预言，例如光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应等都已得到证实，唯有引力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。

2.观测宇宙的一扇新窗户：

一直以来，人们观测宇宙的主要手段是观测光，几乎所有天文实验都是在收集光子。引力波的发现，将为天文观测提供了一种新的手段，这将是全新的天文学领域，帮助人类更好地了解黑洞、中子星和其他难以采用传统方法进行观测天体。

3.解开宇宙诞生之谜的重要线索：

科学界目前普遍认为，宇宙诞生于距今约140亿年前的一次“大爆炸”。在大爆炸之后不到1秒钟的原初时刻，宇宙曾在极短时间内经历了速度快到无法想象的急剧膨胀，这一过程称为“暴涨”。根据广义相对论，宇宙诞生之初产生了引力波，这种引力波被称为原初引力波，它忠实记录了暴涨时期的物理过程，并一直存在于宇宙空间内，如果被发现并得到证实，将很大程度上帮助人类了解宇宙诞生之谜。

什么设备能探测到两个黑洞合并过程中产生的引力波

根据爱因斯坦的计算，引力波的强度非常微弱，在浩瀚的宇宙中想要把它探测到十分困难。为此，激光干涉引力波天文台在美国的华盛顿汉福德与路易斯安纳州之间设置了两个探测器（LIGO），呈现L型排列，利用迈克尔逊干涉仪原理进行测量引力波。两个天文台使用完全相同的设备，但间隔数千公里，彼此进行相关验证，排除偶然因素导致的误判。L型测量臂很长，达到4公里，两个测量臂垂直排列，两端各有反射镜面。科学家认为激光在测量反射臂上来回反射，如果干涉条纹发生了变化，就说明探测到了引力波。

△位于华盛顿州汉福德的一台LIGO。

要提LIGO的历史，得提一下《星际穿越》中的“非著名电影演员” Kip Thorne。他是命名黑洞的物理学家John Wheeler的学生。

Thorne早年做研究生的时候，和Wheeler一起研究了引力塌缩的过程，在黑洞作为星体演化末态的学说上做出了重要贡献。自从引力波被发现以后，Thorne就致力于黑洞和引力波这个新型辐射的研究。

在20世纪70年代末， Thorne说服Caltech支持引力波研究，英国Glasgow大学的Drever在Caltech建立了引力波探测实验室。1979年美国国家科学基金会开始资助Drever和Thorne在Caltech，以及MIT的实验物理学家Weiss在MIT的激光干涉引力波测量预研究。

90年代初，上述三人领导的LIGO项目得到了美国国家科学基金(National Science Foundation)的资助，在美国华盛顿州和路易斯安那州分别建造一个臂长4公里的干涉仪。在最早的LIGO计划书中，他们的主要观测目标是双黑洞和双中子星的碰撞过程。

他们本来有个三步计划，第一步的initial LIGO，在设计灵敏度下可以看到5亿光年以外的双黑洞碰撞；第二步的Advacned LIGO，在设计灵敏度下可以看到70亿光年以外的双黑洞碰撞。而今天的Advanced LIGO，尚未达到设计灵敏度，就已经看到了14亿光年以外的双黑洞碰撞。按照这个灵敏度继续探测，势必还会有更多事件被探测到。

“这一次，错误的可能性为零！”

在一百年来寻找引力波的道路上，科学家们经历了无数的希望和失望。那么这次科学家们宣布发现了引力波，存不存在闹乌龙的可能性呢？

在新闻发布会后接受采访时，激光干涉引力波天文台执行主管显得自信满满：这一次，错误的可能性为零！我们有很多种分析数据的方式，每种方式都显示了同样的数据。我们还确定我们的探测器可靠。事实上我们的两座探测器都收到了同样的信号，它们之间相距了3000公里的距离，这就是为什么如此自信。

激光干涉引力波天文台执行总监雷茨说：“400年前，伽利略把望远镜指向星空，开启了现在现代天文观测的时代，今天我们所做的重要性可以与之比肩。我认为，我们开启了了解宇宙的一扇窗，一扇引力波天文学之窗。”而对于此次公布的引力波探测结果，一些科学家也表示，这一发现“可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列”，有望获得诺贝尔奖。

《星际穿越》的结局：相信爱，就能相信引力波

2009 年，Thorne退休，通过旧情人认识了斯皮尔伯格和诺兰，并且参与了以黑洞为主题的电影《星际穿越》的编剧和摄制，从此进军好莱坞。这次华盛顿DC的记者会，他出现了，风采不输其在好莱坞的光芒。

在《星际穿越》电影中的结尾，主人公库珀身处一个五维时空的超体方体中，为了将从黑洞中心所提取出来的信息传递给身处四维时空的女儿墨菲，他人为制造了引力波效应，成功将信息传递给她，从而使人类得到解救。

从目前物理学家的认识来看，引力波是唯一一种可以在不同维度间产生和传播的波，说不定在不远的将来，我们也可以依靠引力波来判断多重宇宙存在与否。

正如有篇著名的影评所说：“能够穿越星际的，不止引力波，还有爱。”

科幻文学批评家、哥伦比亚大学博士@宋明炜在微博上说，

关于引力波，我现在就在爱因斯坦当年任职的普林斯顿高等研究院，这里在欢庆如同打赢了二次大战。引力波的发现，意味着永恒是可能的。用文科生的话来说，引力波就像爱情，是超越一切时空的能量。它是今年宇宙送给人类的情人节礼物。所以，相信爱情，就能相信引力波。

真想懂点科学的童鞋们，不要错过下面这个不到3分半钟的视频哟！