引力波拿下2017諾貝爾物理學獎！它是什麼？我們為什麼要探測它？

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今天17：45分， 2017年諾貝爾物理學獎揭曉， 授予3位科學雷納·韋斯、巴里·巴里什和基普·索恩， 以表彰他們在引力波研究方面的貢獻。

下面我們倆看看， 引力波是什麼， 它有哪些實際應用。

引力波是什麼？

引力波的實質是空間彎曲的動態傳播。 一個靜止的天體只能造成空間的靜態彎曲， 正如靜止的電子只能產生靜電場。 當兩個天體互相繞轉的時候， 它們的引力對某一特定空間的扭曲是隨時間變化的。 就好像有人在水池中央攪動水面， 水面的變化會以波動的形式傳向四方。 類似的， 相互繞轉天體造成的空間變化也會向各個方向傳播開來。 這種由引力場變化造成的空間波動就是引力波。

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為什麼引力波探測非常重要？

因為這將大大加強我們對於引力的理解。 不同於其他三種力可以在實驗室中進行研究。 引力的研究非常困難。 在我們日常接觸的大多數領域， 廣義相對論效應並不明顯。 我們至今只能通過天體運動， 光線彎折等有限的方法研究引力。 而這些方法仍然只能探測較弱的引力場， 遠遠觸及不到黑洞視界附近最為扭曲的空間。 而引力波探測將打開一扇新的窗子，

幫助人們瞭解空間最扭曲部分的動態變化——這種動態過程被基普·索恩稱作幾何動力學過程——使人們以前所未有的精度理解廣義相對論（或者證偽它）。

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研究引力波有什麼實際應用？

利用引力波， 我們可以看到宇宙的最早期，

宇宙大爆炸之後的1.0E-36秒開始的宇宙形成過程， 而對於電磁波而言， 它最早只能看到大爆炸後的大約300， 000年之後的宇宙歷史， 在此之前， 電磁波是不能給我們提供的。 所以引力波是我們瞭解我們宇宙形成的最好工具。

對於引力波的實際意義， 現在還很難看出和預測。 這就如同， 在1915年廣義相對論被被提出之時， 無人能夠認識到其偉大性一般。 但是現在廣義相對論卻在我們的日常生活（比如導航）中扮演著及其重要的角色。 麻省理工學院校長賴夫（Rafael Reif）在新聞發佈會之後說道， “基礎科學是辛苦的、嚴謹的和緩慢的， 又是震撼性的、革命性的和催化性的。 沒有基礎科學， 最好的設想就無法得到改進， ‘創新’只能是小打小鬧。

只有隨著基礎科學的進步， 社會也才能進步。 ”

引力波現在給我們打開了一扇全新的視窗。 引力波是一種探索方式， 是一種看待世界的方式。 歷史的發現軌跡告訴我們， 每一扇新的視窗被打開， 都會有令人稱奇的發現。

最後， 我們一起感謝這三位科學家做出的貢獻， 並記住他們的名字：雷納·韋斯、巴里·巴里什、基普·索恩。