引力波知多少

引力波的發現為廣義相對論划上了完滿的句號。我們知道，廣義相對論預言了許多現象，一百年來，被預言的引力波一直「猶抱琵琶半遮面」。例如，2015年有科學家曾宣布，架設在南極的一個望遠鏡上捕捉到了引力波的蹤跡，但隨後卻被認為信號系塵埃干擾所致。這次引力波貨真價實的發現，讓廣義相對論的正確性更加毋庸置疑了。

那麼，關於引力波這樣的新鮮事物，我們其實還有不少問題要問。

相比天文望遠鏡，

引力波觀測有什麼優越之處？

引力波的發現讓天學家在探測宇宙的手段上提升到了一個新台階。就拿此次探測到的引力波來說吧，它來自距離我們13億光年處的兩個黑洞的合併。這兩個黑洞的直徑都不大，不超過150千米，我們目前還沒有別的探測手段能發現這麼遠又這麼小的天體。比如說，用光學望遠鏡，13億光年外天體，甭說兩個小黑洞，就是整個星系我們都無法看到。

也許，最令人感興趣的是，探測引力波有助於我們追溯宇宙更早期的歷史。在大爆炸之後，宇宙曾經歷過一段「黑暗時期」，時間延續大約38萬年。那時，宇宙中的物質還沒冷卻到可以發射和傳播電磁波，所以整個宇宙漆黑一片。對於宇宙的這段歷史，天文學家只有理論上的一些模糊猜測。但從理論上說，從大爆炸那一刻起，宇宙中就已瀰漫著作為背景的引力波，而且引力波幾乎不與物質發生作用，穿透能力很強，所以未來如果我們探測到這些背景引力波，或許就能窺探到宇宙更早期的歷史，然後回答諸如「宇宙有沒有發生過爆炸」等問題。

引力波能作用於時間嗎？

我們已經知道，引力波其實就是時空本身的一種波動。空間的波動是不難理解的，無非就是長度的伸縮而已，但時間的波動該如何理解呢？

時間的波動理解起來的確沒有空間的波動那麼具體，我們可以這樣來理解：假設空間有A和B兩個點，當引力波傳來，引起兩點間的距離一伸一縮。這就是空間的波動。但我們知道，光速任何時候都是恆定不變的（相對論的一條基本假設），這樣一來光從A點到B點的傳播時間就時長時短了。這就相當於時間的波動，或者說，引力波對時間的「作用」。

我們還可以從另一個角度來理解。根據廣義相對論，引力場的強度會影響時鐘的快慢。兩個校對好的時鐘，一個拿到引力弱的地方，另一個拿到引力強的地方，最終你會發現，後者走得比前者慢。這就是引力的時間膨脹效應。而引力波所過之處會引起引力場的變化，那麼自然，它也會引起時間的「波動」。

引力波的速度是多少？

會比光速快嗎？

波的傳播需要速度，引力波也不例外。根據廣義相對論，引力波的傳播速度是光速。但這僅僅是一個理論上的假設，因為只有這樣假設時，廣義相對論才最簡潔。不過在得到實驗驗證之前，當然也不排除小於光速的可能。但要它比光速快，這是絕對不可能的。因為相對論的一個前提假設是：光速是物質運動和作用力傳遞的極限。而引力波又是由廣義相對論預言的。

如果引力波的速度小於光速，那麼還可引申出另一個結論。根據量子理論，所有作用力都是通過粒子來傳遞的，比如傳遞電磁力的是光子，光子沒有靜止質量，以光速傳播。長期以來，科學家設想引力是通過引力子來傳遞的，如果引力波的速度是光速，那麼引力子的靜止質量為零，但要是速度小於光速，那引力子就有靜止質量了。

引力波的速度究竟等於還是小於光速，這一點未來應該是可以驗證的。

引力波的發現是不是讓我們

離時間旅行的夢想更近了？

謹慎地講，引力波跟時間旅行八竿子打不著。因為時間旅行需要超光速，只有發現超光速的東西，才能談得上時間旅行，而在上面的問答中，我們已經講到，引力波的速度無論如何不會超過光速。

但引力波的發現，未來或許可以讓科學家更深入地研究時空關係，從這個意義上未嘗不可以說，這個發現讓我們離實現或打破時間來旅行的夢想更近了。

引力波可以被聽到嗎？

我們探測到引力波是如此微弱，再說引力波和聲波又是性質截然不同的兩種波，所以人的耳朵當然是聽不到引力波的。但在實際探測的時候，通過電子儀器，引力波已經轉化成了電信號，而把電信號放大之後轉化成聲音信號又是很容易的，這樣一來，人的耳朵就能「聽到」引力波了。

如果引力波擊中你，

會發生什麼事情？

引力波是瀰漫空間的波動，當它「擊中」美國的引力波探測器時，也同時會「擊中」每個地球人。

如果把引力波的傳播方向設置為三維坐標的Z軸，當引力波「擊中」你時，在垂直於該坐標軸的X方向上，你的身體會輕微地拉長，在Y方向上，你的身體會輕微的收縮。然後，反過來，在X方向上收縮，在Ｙ方向上拉長；這樣來回振蕩，直至引力波消失。不過，事實上，哪怕你的身體尺寸有幾千米高，變化幅度也不超過一個原子核的尺寸，所以你是覺察不到這個變化的。

我們可以通過引力波

跟外星人交流嗎？

前面我們提到，需要質量非常大的物體在急劇加速或減速時，地球人才能探測到諸如這次那麼微弱的引力波。這種情況據科學家目前所知，僅當兩個中子星或者黑洞合併的過程中才會發生。而中子星或黑洞上存在外星人，當然是不可設想的。

此外，如果外星人真的能用引力波來搜尋我們，那說明它們的文明程度已經遠遠高於我們了。在這種情況下，正如霍金以前所建議的，我們還是不要回復的好，以免「引狼入室」。

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