用100年时间，花了几十亿美元找到的引力波，到底有何研究价值

　　在2016年到2017年间，据激光干涉仪引力波天文台（LIGO）的探测数据显示，先后观测到了来自十三亿光年外，两个分别为三十六倍和二十九倍太阳质量的黑洞合并所产生的引力波，证实了引力波的存在。
　　自此，人类对宇宙的认识开启了新纪元。
　　在发现引力波的同时，距爱因斯坦1915年发出的引力波预言已经过去了一百年，在这一百年间，人类耗费了几十亿美元的资金和科研人员的无限努力，才成功捕捉到引力波的蛛丝马迹，在此之前，人类对引力波的认识还一直停留在想象和猜测之中。
　　然而，引力波究竟有什么样的魔力，能吸引众多科学家耗费如此大的心血和精力进行研究？它真的值得吗？究竟有什么用？什么是引力波？
　　我们可以先来了解一下引力波本身。
　　引力波是爱因斯坦广义相对论的预言之一。在广义相对论里，极大挑战了万有引力定律：地球围绕着太阳转动并不是因为太阳对地球的引力，而是因为空间扭曲。而物质的引力只会间接造成所在空间的扭曲，是时空弯曲的一种效应。
　　那么引力波就是物质在进行空间扭曲时产生的动态传播。当两个天体互相旋转的时候，其引力对于空间的扭曲随时间的变化而变化。
　　形象地比喻来说，宇宙时空就犹如一张绷紧的膜，质量大的物体会压弯这张膜，而朝它滚过去的物体就会绕着这张膜形成的凹陷转圈。
　　如果是多个物体在这张膜上产生运动，就会让膜颠簸起来，其颠簸方式就像是水面上产生的水波，逐渐由内向外传递起来，这个波就是引力波。
　　引力波能穿透那些电磁波所不能穿透的地方，当引力波穿透一个物质，由于应变效应，这个物质就会发生一定程度的时空扭曲，物质之间的距离也会发生有规律的增加和减少，这个增加和减少的过程也等于引力波的频率；
　　这种时空扭曲的强度与引力波源之间的距离成反比。除此之外，引力波的传递也不会有电磁辐射的产生。
　　当引力波穿透地球，地球周遭的时空会随着引力波的变化而发生微弱的，难以察觉的周期性拉伸和压缩变形，但幸运的是，这对于地球上的物体几乎不会造成任何影响。
　　根据引力波的特性，它也许能解开有关宇宙黑洞和天体奥秘的信息，带给我们有关宇宙的新认知，以全新的视角观察宇宙。因此，对引力波的研究也成了大势所趋。
　　引力波的研究价值
　　引力波，以时空的颤动为我们打开了认识宇宙的新视角。通过LIGO的引力波观测数据，我们可以发现，这事实上就是来自两个恒星质量黑洞的合并。
　　两个黑洞在合并之前，会在彼此的绕转之中搅动周围的时空，向四周逐渐散发引力波，这些引力波会带走一部分黑洞系统的引力势能，让两个黑洞越绕越近，也越快。
　　在这个过程中，首先会进入一个旋进的阶段，引力波的频率会越来越高，振幅也越来越大，到合并的阶段时，双方引力波的振幅和频率都达到了极值，在合并完成后，便开始衰荡，逐渐清零。由双黑洞合并产生的引力波，为黑洞的存在提供了证据。
　　除此之外，如果人们对引力波的价值研究足够深入，甚至能像科幻电影《星际穿越》之中所讲述的那样，利用引力波在时空介质中传递的规律来穿越时空。但是目前这样的愿景以人类现在的科技发展程度还远远不能够触及，仅仅停留在想象阶段。
　　此外，引力波还具有非常显著的天文研究价值。传统的电磁波和光在宇宙之中都会受到星际介质和天体的阻碍，会给通讯带来很大的麻烦。
　　但引力波的传递不受物体阻隔的影响，因此，引力波也许可以用于解决现目前的天文观测瓶颈，甚至未来宇宙探索的通讯阻碍问题，给人类带来更多有关宇宙的信息和奥秘。
　　自电磁波面世以来，人们利用它创造了诸多奇迹，窥见了广大宇宙的冰山一角。但可见光仅仅只是电磁谱上的一小部分。
　　因此人们又利用更加灵活的射电波段对宇宙进行观察，以此发现了脉冲星和一些极端天体现象，为我们的物理认知带来了更大的惊喜。
　　在人类科技史上，每打开一个电磁波谱，就会给人们带来新的认知，利用伽马射线、X射线、紫红外射线的观测取得了无数的科研进展。
　　而引力波作为人类之前从未接触过的一个领域，也许能给人类现有的宇宙物理认知带来更大的颠覆。引力波能带来一个什么样的世界，也在给人留有更大的想象余地和发挥空间，总之，引力波意味着无限的可能。为什么引力波找了上百年？
　　那么，为什么距离爱因斯坦提出引力波的时间过去了一百年之久，人们才找到它呢？
　　引力波的传播会在物体表面引起时空波动，从而改变空间物体的形态，所以我们可以通过观察宇宙空间的形态变化来捕捉引力波的蛛丝马迹。但是这个形态变化过于微弱，当引力波通过时，几万光年的距离都会被压缩到五毫米大小。
　　即便是在地球附近出现的超新星或双黑洞合并产生的引力波到达地球时，振幅也不过1021，对人身体的影响大概只有一个质子的一百万分之一，要在茫茫无限的宇宙之中寻找这根极其细微的引力波，无异于大海捞针。
　　所以，在这上百年的时间里，人们不断地尝试和升级观测引力波的设备和方法，以提高观测效率与精细度。
　　直到上个世纪的美国物理学家证实了一个脉冲星双星系统的轨道变化符合广义相对论的引力波能量辐射，为间接观测提供了理论支撑：
　　当引力波传到双星系统时会带走双星的动能，使之轨道产生能量衰变，并逐渐靠拢。
　　基于此理论，激光干涉引力波观测站被建立起来了，并在此后的几十年里观测到了真正的引力波。人们如何利用LIGO观测到引力波？
　　作为地面最大规模的引力波探测机构，LIGO探测器共建成两座，两地相距三千公里，分别位于美国的两个相邻的州。由于距离相近，两座LIGO探测器探测引力波信号的时间差仅为10毫秒量级。而这个时间差有助于研究者测量和确定引力波源头所在的方向。
　　每一组LIGO探测器都有两个互相垂直的，由高度真空长管制成的长达四公里的长臂，长臂的两段还分别装置有直径三十四厘米的反射镜。
　　探测器利用激光的干涉对反射器之间的距离进行测量，当引力波穿过探测器时，这两对反射镜之间的距离会出现一个此消彼长的周期变化，并造成两道激光的光程差，在最后合并的时候还会产生干涉条纹。基于这样的测量方法，LIGO的探测精确度可以高达质子直径的千分之一。
　　但是，由于精度过于地高，任何风吹草动，甚至大西洋上的一朵浪花拍在海岸上，都会造成干涉条纹。
　　因此，人们又多建了好几个引力波观测台，使之分布在世界各地，通过各个观测台观测数值的一致性和规律来判断是不是真正的引力波。
　　所以，在探测引力波这条道路上，烧钱是一条必经之路，要没有这几十亿美元的资金投入，或许引力波的发现会来得更慢一点。引力波新的征程
　　人们在探测引力波这条道路上付出了大量的精力、金钱，然而目前对于引力波的认知还很有限，离人们真正利用引力波实现科技飞跃的目标还很遥远，那么付出的这些精力时间和金钱究竟值不值呢？
　　其实，没有值不值这一说，人类智慧的财富是无价的。我们在发现引力波的过程也是一个自我探索和自我挑战的过程，在这个过程中，也取得了许多的科学进展和成果。
　　在观测到引力波的同时，我们也证实了中子星合并可以产生大量重元素的事实；中子星是一种体积小，密度高，质量大的特殊天体；其密度仅次于黑洞，一勺中子星物质相当于所有地球人体重的总和。
　　中子星是大质量恒星爆炸遗留的产物，而此次引力波观测到的引力波信号正是来自1。3亿年前两颗中子星合并所产生的。
　　科学研究人员通过对引力波段的全方位观测，发现两颗中子星合成了大量的重元素，如金、铂，铀，合成后的这些元素会被抛洒在宇宙各个行星之上。
　　而这些来自1。3亿年前中子星合成产生的重元素，也填补了科学家对于重元素产生原理的认知空缺，解决了长期以来困扰物理学界的问题；这也是金铂等元素如此珍稀的原因。
　　据科学家推测，每一次中子星合并产生的贵重金属的质量，大约是地球贵重金属质量的十倍。
　　而我国的引力波探测计划也逐渐提上日程，从中科院发起的太极计划到中山大学发起的天琴计划，预备使用三颗卫星组成迈克尔孙干涉仪来实现对引力波的探测，来探索中国实现引力波探测的可能性。总结：
　　总而言之，人类花了几十亿美元的资金和数百年时间换来的引力波，其蕴含的价值和创造的潜力不能简单用金钱来衡量。
　　我们人类对于宇宙和世界的认知还十分有限，对于茫茫宇宙来说，人类不过是沧海一粟，而掌握未知就是我们人类自古以来发展和成长的必经之路。
　　所以说，我们要摆正对于引力波的态度，说不定在不久的未来，利用引力波改变时间，穿越时空都不再是传说；而人类在求知道路上也还有很长的路要走。
　　希望引力波能开启新的征程，带给我们一个不一样的世界。