為什麼引力波能讓物理學家獲得諾獎？

引力波

引力波最早由愛因斯坦的廣義相對論所預言，它的存在與引力的產生形式有關。早在愛因斯坦之前，牛頓發現了萬有引力定律。在牛頓看來，任何物體之間都存在著一種吸引力，其大小與物體的質量和距離有關。雖然這樣的描述解釋了很多天體運動，但也對一些現象束手無策，比如水星近日點進動的問題。愛因斯坦另闢蹊徑，他認為引力作用其實是一種幾何效應。想一想，做自由落體運動的物體其運動規律都是一樣的，與物體本身的質量大小無關（這裡不考慮空氣阻力）。基於這樣的思想，愛因斯坦創立了一種新的引力理論——廣義相對論。

根據廣義相對論，引力其實是時空彎曲的表現。任何具有質量的物體都會扭曲周圍的時空，並且時空曲率隨著物體質量的增加而變大。在這樣彎曲的時空之中，物體之間具有加速靠近的趨勢，而這正是我們所認為的引力作用。著名物理學家約翰·惠勒對引力作用進行了精闢地概述：「物體告訴時空如何彎曲，時空高速物體如何運動。」

如果物體在時空中加速運動，比如環繞運動（速度方向發生改變），就會導致時空曲率隨著時間而發生變化，這種變化將會通過波的形式向外傳遞，此即為引力波，它的傳播速度就是光速。引力波在牛頓的引力理論中是不存在的，因為引力作用被認為是一種瞬時超距作用。根據廣義相對論，只要是有質量的物體做加速運動都會產生引力波，例如，地球圍繞太陽公轉或者我們在地上走路，但由於太過微弱而無法被探測到。只有像中子星的合併或者黑洞的碰撞等災難性的宇宙事件才能產生足以被探測到的引力波。

自引力波被愛因斯坦預言之後，天文學家一直試圖探測它們的存在。雖然此前天文學家已經通過間接方法發現引力波存在的證據，但直到2015年9月14日，激光干涉引力波天文台（LIGO）才首次直接探測到了引力波。此次引力波事件源自13億光年之外的兩個黑洞碰撞，造成時空曲率發生顯著變化。毫無疑問，引力波的發現成為了人類歷史上最偉大的科學發現之一。

因此，今年的諾貝爾物理學獎授予了為發現引力波做出極大貢獻的三位物理學家：Rainer Weiss、Barry Barish以及Kip Thorne，他們的獲獎絕對是實至名歸。最後還要強調的一點是，引力波是科學的勝利，不要又跟某些民科扯在一起。

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