引力波是什么东西？对人类有什么影响？

雨落润田

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1916年[1]，爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果，因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下，引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中，因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。

引力波对人类未来有什么影响?

1.理论上，促进了人类对宇宙认知革命。

引力波为我们打开了除电磁辐射(光学、红外、射电、X 射线等)、粒子(中微子、宇宙线)之外，一个全新的窗口——我们从未能够以这样的方式观察宇宙。在引力波这个新窗口中，我们不再是以电磁场、物质粒子作为观察宇宙的凭借——我们感受的，是时空本身的颤动!

2.确定了黑洞的存在。

此前，人类将观测到的海量的天体物理现象，用黑洞的存在予以完美解释，但这并不是确定黑洞存在的证据。直到LIGO团队双黑洞并合产生的引力波的发现，给出了黑洞确实存在的空前牢靠的证据。

3.加深了人类对时空弯曲、时间旅行的理解。

人类对时间旅行的猜测，是基于“宇宙弦理论”，而引力波则被认为是宇宙弦释放能量的主要机制。

什么是宇宙弦？有理论认为，宇宙早期相变过程中，可能产生极细却具有宇宙学尺度的长度的“宇宙弦”。这些宇宙弦就像耳机线，总有一天会自己打成结。当它们打结时，结点会发生断裂，并以引力波的形式释放出能量。而时空旅行，就是宇宙弦打结能够产生封闭类时间曲线———这样或许就可以实现时间旅行。

4.有助于人类研究恒星爆炸原理

大质量恒星生命终点的时候，可能在一场剧烈的超新星爆炸之后塌缩为黑洞或中子星。但我们现在还不知道，超新星具体是如何点燃的。监听超新星爆炸时的引力波波形，与电磁波段的观测进行对比，可以给我们提供检验现有模型的更多依据。

5.有助于人类探测宇宙的膨胀速度

以前，人类测量宇宙膨胀速度，只有一种标准——Ia 型超新星作为“标准烛光”。如今，引力波为我们提供一个独立的“标准烛光”。

通过测量引力波事件的强度，我们能推算出引力波源的距离。如果我们能在电磁波段上找到引力波源所在的星系，就能比较该星系的红移与引力波源距离之间的关系——这样我们就又多了一种测量宇宙膨胀速度的方法。

6.同时，引力波的证实也给科学界带来了新的探索任务：引力波是否是以光速传播？

有波就有对应的粒子。引力波对应假想的引力子。如果引力子像光子一样，没有质量，那也应该以光速传播，这是经典的广义相对论的预言。但是也有人表示，如果引力子有一点质量，也许有助于解释宇宙加速膨胀。而如果引力子有质量的话，它就会以低于光速前进。这样如果我们能分别观测到一次高能事件产生的电磁辐射和引力波，看看它们到达地球有没有时间差，就能知道引力波是否在光子之后抵达地球，也就是引力波是否以光速传播。若是，则再次捍卫爱因斯坦的理论;若不是，则又是一个动摇了物理大厦基础的重要发现。