原初引力波以及發現它的意義
引力波是啥，這一發現為何如此轟動？
第一個問題，愛因斯坦發現，光速不變，必然要求空間會「變」。
先普及一個常識，我們看見的太陽散發出來的刺眼的光，跟我們看不見的收音機、手機、衛星發射和接受的電磁波，其實是同一個東西。「可見的光」是頻率在某個範圍的電磁波。
近代研究電磁現象有一個重大發現，電磁波的傳播速度是恆定的，也就是光速是一個固定的數值。無論是在火箭尾焰上出現的光，還是在一架列車上向外打手電筒，「光」這種東西居然不會因為處在運動狀態下提高速度。
就是這麼一個問題，別人都「習以為常」，卻在愛因斯坦頭腦中縈繞了多年。最後，他提出了一個大膽的假設，光速不變，是因為以光的視角看，它沿途經過的空間發生了摺疊伸縮。
這是什麼意思？當某個人要加速的時候，道路突然變長了，然後它到達某個地點的時間還是固定的。
第二個問題，引力是什麼？
很多人對引力的課本記憶還停留在「重力」，重複了一千遍的「一顆蘋果砸到牛頓腦袋上」的故事。
普通人對引力的理解，應該是「兩個物體天生就有互相吸引靠近的力，叫做引力」。這要極需被糾正的常識，引力並不是一種「力」，它是一種屬性，我們生存的宇宙空間（嚴格來說是時空，時間空間互相影響，不可分割）的一種幾何特性。
一開始，我們認為空間是獨立於任何東西存在的。就像一個空曠的舞台，沒人的時候存在，有人的時候也存在，台上會有各種表演，或者堆滿了各式「道具」，而無論上面發生了什麼，都是表演者和道具的事，舞台不受影響；
理所當然，單純依靠人類經驗會認為，空間是我們棲身的地方，無論在地球還是在宇宙，「舞台」本身是永恆的獨立存在。後來，科學家發現「舞台」並不是不受任何影響，「舞台」會因有質量物體的存在而「彎曲」。
空間會彎曲，而不是平整的？空間可以被「掰彎」，證據呢？
實驗證據，日食觀測
常識認為光線是沿直線傳播的。光線發生「彎曲」，並不是光本身發生了彎曲，而是空間發生了彎曲，即光走的路是「彎」的。牛頓力學認為月球繞地球運轉是因為月球受到地球引力的吸引，但廣義相對論則認為是地球的質量扭曲了附近的時空，月球在彎曲時空以最自然的方式運行，走出了一條繞地球運轉的曲線。就如火車沿鐵軌運行一樣，當鐵軌變彎曲後，火車自然沿彎曲的鐵軌運行。
1911年愛因斯坦預言，當恆星的光非常接近太陽時，因為太陽的引力將會有一個小小的偏離，並第一次提出這種恆星光線的彎曲是可以測量的。
1915年愛因斯坦的廣義相對論發表，並計算出星光在穿過太陽附近時所產生的偏折角度為1.75角秒。光線在引力場中的彎曲，廣義相對論計算的結果比牛頓理論正好大了1倍，愛丁頓和戴森的觀測隊利用1919年5月29日的日全食進行觀測的結果，證實了廣義相對論是正確的。
數學理論，支持我們的空間是可以被彎曲的
歐幾里得的《幾何原本》在構建經典時空時有五個倚靠直覺的公設：
1.由任意一點到任意一點可作直線。
2.一條有限直線可以繼續延長。
3.以任意點為心及任意的距離可以畫圓。
4.凡直角都相等。
5.同一平面內一條直線和另外兩條直線相交，若在某一側的兩個內角的和小於兩直角，則這兩直線經無限延長後在這一側相交。（平行線公設）
第五條定義平行線的公設有些拗口。很多人就想用著前四條更基本的直覺觀念去證明第五條，結果羅巴切夫斯基和高斯先後發現，前人的證明多是錯誤的循環論證，平行線公設無法由前四條推理證明。
1820年代，俄國喀山大學教授羅巴切夫斯基在證明第五公設的過程中，他走了另一條路子。他提出了一個和歐氏平行公理相矛盾的命題，用它來代替第五公設，然後與歐氏幾何的前四個公設結合成一個公理系統，展開一系列的推理。但是，在他極為細緻深入的推理過程中，得出了一個又一個在直覺上匪夷所思，但在邏輯上毫無矛盾的命題。最後，羅巴切夫斯基得出兩個重要的結論：
第一，第五公設不能被證明。
第二，在新的公理體系中展開的一連串推理，得到了一系列在邏輯上無矛盾的新的定理，並形成了新的理論。這個理論像歐氏幾何一樣是完善的、嚴密的幾何學。
這種幾何學被稱為羅巴切夫斯基幾何，簡稱羅氏幾何。這是第一個被提出的非歐幾何學。後來黎曼引入新的公設取代第五條平行定理，引出了黎曼幾何（或稱橢圓幾何）。人們最終發現，歐式幾何、羅氏幾何、黎曼幾何這三種幾何學，都是常曲率空間中的幾何學，分別對應曲率為0、負常數和正常數的情況。黎曼曲率等於1、-1和0的空間分別是黎曼球空間、羅巴切夫斯基空間和歐氏空間。歐氏空間可看作黎曼空間的特例。
黎曼統一了黎氏幾何，羅氏幾何，歐氏幾何，並且預見，物質的存在可能造成空間的彎曲。為愛因斯坦的廣義相對論準備了數學基礎。
更到後來，人們還發現。
線的長短是一個幾何問題嗎？ 以洛侖茲變換和狹義相對論來看，線的長短是相對的，和速度有關，不是單純的幾何問題。
線的彎直是一個幾何問題嗎？ 按照人類經驗，光線走兩點之間最短路線，兩點之間最短路線是直線，所以光線就是直線。 但是，實驗證明，光線在引力場會彎曲，所以，直線的概念並不純粹是幾何問題，還和物質的性質有關。
普通人會驚訝，我們看到的、感受到的、理所當然認為的許多日常觀念，漏洞百出。
第三個問題，引力波不是一般意義上的「波」，而是空間持續的扭曲震蕩。
空間可以被扭曲，因為有質量物體的存在。那超大質量物體，可以把空間扭曲到什麼程度？
黑洞這種理論預言存在的天體，可以把空間扭曲成一個「無底洞」，任何東西只要「掉進去」就再也出不來。
如果兩個黑洞，互相旋轉，持續不斷扭曲周圍的時空，就可以引發時空震蕩。而時空震蕩，就是新聞里說的引力波。
一句話解釋，引力是空間「被掰彎」的程度，數學定義叫曲率，而彎曲的程度受物質質量的影響，兩個超大質量的物體互相旋轉，周圍被彎曲的空間就會發生持續的拉伸和收縮震蕩。今天刷屏的新聞，就是這種震蕩傳到地球，正好被精密的LIGO裝置探測到。
引力波發現的意義：
一、這一發現填補了廣義相對論實驗驗證的最後一塊缺失的拼圖。
愛因斯坦1916年發表的廣義相對論預言了宇宙誕生之初產生的一種時空波動——原初引力波——的存在。
過去近百年中，廣義相對論的其他預言如光線的彎曲、水星的近日點進動以及引力紅移效應都已獲證實，唯有原初引力波因信號極其微弱，技術上很難測量，而一直徘徊在天文學家「視線」之外。
劍橋大學博士、加拿大不列顛哥倫比亞大學的「CITA國家研究員」馬寅哲認為，原初引力波的發現是支持廣義相對論的又一有力證據，相對論所預言的所有實驗現象全部被驗證，實驗與理論符合得都很好。
第二、這一發現打開了觀測宇宙的一扇新窗戶。
在天文學幾百年來的發展過程中，人們觀測宇宙的主要手段是觀測光，也就是說幾乎所有天文實驗都是在收集光子。而根據標準宇宙大爆炸理論，大爆炸之後約40萬年，光子、電子及其他粒子混在一起，宇宙處於晦暗的迷霧狀態，光無法穿透。
而引力波則不同，它誕生在宇宙大爆炸之初並以光速傳播。從事引力波研究多年的美國亞利桑那州立大學理論物理學家勞倫斯·克勞斯認為，引力波被測量到，意味著人們可以通過引力波而一直追溯到大爆炸之後僅僅10的負35方秒的極早時期，同時引力波也可以作為另一種觀測宇宙的手段。
引力波天文學這門新學科的大門也由此打開。
第三，這一發現有助於真正理解宇宙大爆炸原初時刻的物理過程。
根據上世紀80年代逐漸發展起來的暴漲理論，140億年前，在大爆炸之後不到10的負35方秒的時間裡，宇宙以指數速度急劇膨脹，即所謂「暴漲過程」。原初引力波忠實記錄了暴漲時期的物理過程。馬寅哲告訴記者，現在關於大爆炸原初時刻的理論模型有數百個，但「到底哪個對，還是都不對，在今天之前是不清楚的。
但如果(美國科學家的)結果是真的，那麼很多理論模型會被排除」。
第四，這一發現意味著對宇宙微波背景輻射的測量將會進入下一個重要里程碑。
宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸的「餘燼」，是一種瀰漫在整個宇宙空間中的微弱電磁波信號。
過去幾十年中，人們測量微波背景輻射，其實主要測量的是溫度場的信息，卻一直沒有測量到引力波的獨特印記——B模式偏振。
目前，全球多個小組在探測引力波，新發現無疑將極大鼓舞他們的士氣，並促進有關國家進一步加大科研經費和人力資源投入。
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