首先，拋一個“我思故我在”的哲學話題。我們平時所謂“看得見”，本質上是這個東西發光或反光，光線進入眼睛後，產生一系列生物反應，最終在大腦產生視覺信號，這就是“看得見”。所謂“摸得著”，那是手指的分子與這個東西的分子足夠近，分子間產生排斥力，使神經系統產生壓力信號，讓我們認為摸到了這個東西，實際上分子之間是不接觸的。

我們看到的只是光，摸到的只是分子排斥力，而這個東西到底是否存在，嚴格的說，是不確定的。更刁鑽一點，如果有個技術能模擬各種各樣場景的大腦信號，那這個大腦是分不清幻覺和現實的。也許世界根本就不存在，是你的大腦信號一直在欺騙你。

這個濫話題有點扯蛋，但換個場景，就有點意思了。

引力波的價值

上篇說到，人類觀察宇宙，主要通過測量各種射線、紫外紅外、可見光等電磁波，歸根結底，還停留在“看得見”這個層面，而且是依靠“電磁波”才看得見。萬一有個東西不輻射電磁波，也不存在電磁相互作用，那我們就傻眼了！

有人會說，這種沒頭沒腦的假設，是毫無意義的鑽牛角尖！眾所周知，任何有溫度的東西都有輻射，誰能說出一樣沒輻射的東西？有嗎?有嗎！

別急，還真有，這就是暗物質。雖然暗物質尚未證實，但絕不是空穴來風，不過這貨今兒是來跑龍套的，再多的鏡頭就不給了，過。

暗物質在與人類玩躲貓貓的過程中始終遊刃有餘，而宇宙中，又有多少像暗物質那樣未被發現的東西？人類科學發展至今，急需第二件工具，引力波正是不二之選！（好吧，其實除了引力波，我們也沒有其他選項。）

引力波的預言

牛爺發現萬有引力後，大家普遍認為引力的傳播是不需要時間的，比如，太陽突然出現，地球就能瞬間感受到引力，太陽突然消失，引力也就跟著瞬間消失了。這和我們普通人的理解差不多。

但這樣的話，相對論的很多公式就對不上了，任性的愛因斯坦既然能把空間掰彎，把時間拖慢，把任何與相對論矛盾的東西都幹掉，引力自然也不例外。

按照廣義相對論洛倫茲不變性的推導，愛因斯坦預言，引力以光速傳播。比如，太陽突然出現，它的引力是以光速向外傳播，地球將在8分鐘後感受到引力，太陽突然消失，地球也是8分鐘後感受到引力的消失。這就是引力波的概念。

我們按“相對論”的高逼格，重新表述：質量發生變化，導致時空結構改變，時空結構的變化將以“波”的形式傳播。

這個想法倒是蠻有創意的，但也沒什麼神奇之處吧？如果我們拿引力波和電磁波做對比，就會發現很神奇的事情。電磁波是極易被幹擾的，雷達波遇到金屬網就懵圈了，可見光，拿個鏡子就能反射，而宇宙短波射線，碰到大氣層就認慫。

而引力，彷彿亙古不變，不可屏蔽，不會轉向，執著的以恆定光速向外傳播，無論你在太陽和地球之間幹了什麼事情，絲毫不會影響太陽對地球的引力，這才是真愛啊！

於是，腦洞大開的物理學家提出，引力可能是在更高維度傳播的，不受三維空間的束縛。你的小腦袋也不用去想象多維空間的樣子，這是數學模型，身處三維世界的人類大腦是無法形成圖案的。

說到這，有很多大仙開始算命了：宇宙不過是人家的一粒原子，空間有二百五十維……哥們兒，物理學家的理論都有嚴密的數學做背書，您可別一拍腦袋出個理論，再一拍大腿又出個預言。

玄學和科學的差別就是數學。沒有數學的物理模型，就好像沒有火控雷達的防空導彈，瞎。

引力波的測量

非常抱歉，你得重新認識引力了。

電磁輻射消耗能量，所以物體散發電磁波會導致自身能量不斷下降，因為能量守恆嘛。同理，引力也在對外傳播，那會不會有“引力輻射”，也導致物體能量的減少？物理學家設計了一個異常宏大的實驗方案。

• 間接證據：宇宙引力實驗室

兩顆質量不變的星星，相互繞著旋轉，按照經典的理解，軌道半徑是不會有任何變化的。

但按照相對論引力波的理解，兩顆旋轉的星星，忽遠忽近，使得引力忽大忽小，並以光速對外傳播，這種“引力輻射”使雙星的能量不斷降低，進而導致雙星運行軌道變短。

實驗原理雖然簡單，但即便拿2個地球那麼大的物體做實驗，數據仍然小到微不可察。幸運的是，宇宙早就為我們準備了一個完美的“引力實驗室”，1974年阿雷西博射電望遠鏡（就是上文提到的美帝即將關門的射電望遠鏡）發現了一對脈衝雙星，編號PSR1913+16，為了強調這個“天然實驗室”的重要意義，天文學家專門把“脈衝雙星”這個名稱保留給PSR1913+16。下面開始試驗了。

某天，阿雷西博望遠鏡接收到了一個來自宇宙的微弱脈衝信號，意味著發現了一顆脈衝星。這其實沒啥好得瑟的，但天文學家很快發現了異常，通常脈衝星頻率極其穩定，精度堪比原子鐘，但這顆脈衝星的脈衝週期前後偏差卻有十億分之58秒。很明顯，如果不是外星人的信號，那一定是有一顆伴星影響了電磁波傳送。

人類已經有能力把脈衝星的頻率測量的無比精確，僅僅憑藉這一個參數，天文學家猶如福爾摩斯一般，把這對脈衝雙星的家底算了個底朝天：自轉週期0.059029995271秒，公轉週期27906.98163秒，還有諸如天體質量，軌道半徑等等參數。

按照引力波的預言，這對脈衝雙星因為引力輻射損失能量，應該會導致公轉週期每年減少百萬分之75秒，並在3億年後合併。天真的天文學家持續進行了多年的觀測，最終，根據脈衝變化規律計算得：公轉週期每年減少百萬分之76±2秒，半長軸每年縮短3.5米，與相對論預言極其吻合！啥也不說了，先給諾貝爾獎！

這是首次對廣義相對論最精確、最全面的檢驗！這下真是炸了鍋了，引力竟是這般模樣。

脈衝雙星提供了有力的間接證據，於是大夥都指望直接測量引力波。

• 直接測量：LIGO

說起來，引力波探測的原理異常簡單。前後放兩塊板，如果引力是瞬間傳播的，那麼這兩塊板會同時感受到引力，同時產生輕微的位移，兩者間距不會有變化。如果引力是光速傳播的，那麼前面的板先感受到引力，先產生位移，此時後面的板尚未感受到引力，所以兩塊板的間距就會發生變化。

直白點說，如果好端端放著的兩塊板，間距莫名其妙發生了一下變化，我們就認為探測到了引力波。你還別嫌棄，從原理上講，人類就這麼點能耐。

說起來簡單，但引力波引起的移動，可能只有千分之一質子大小的距離。要測量這種尺度的位移，還是得費不少功夫，上道具：激光干涉引力波天文臺（LIGO）。

先把一束激光分成2束，按相互垂直的方向發射出去，在各自頂端放一個反射鏡。每個管道長4km，激光來回反射，最後兩束激光形成干涉條紋。當引力波經過時，兩個反射鏡會先後受到干擾，先後產生位移，間距也就變了一下，干涉條紋就會發生變化。除非這個挨千刀的引力波剛好從45度角過來。

雖然引力波探測的原理如此簡單，但技術層面異常複雜，正如貴州FAST，大有大的難處。為了保證反射鏡的抖動是引力波造成的，就要做很多防震措施，不然跺一跺腳，鏡片就抖個不停。

為了最大限度的提高了信號的可信度，在遠處再造一個一模一樣的裝置，兩臺LIGO分別位於美帝的兩頭，相距3000km，所以你經常能看到兩張背景不同的LIGO照片。

為什麼要裝2臺呢？如果是跺腳產生的振動，不會給兩臺裝置同時留下一模一樣的信號。實際上，地球上的振動，都不可能在相距3000km的距離上同時產生一模一樣的、如此微小的振動信號。而來自十幾億光年之外的引力波，哪怕是相距3000萬km，引力場也是非常均勻的，這個很好理解。

美帝花3.6億美刀做完這一切，守株待兔在那邊等了11年，最終，一無所獲。於是，科學家又忽悠美帝再燒2億升級系統，又苦苦等了5年，直到那個巨大巨大巨大的引力波撩動了反射鏡，使鏡子整整移動了0.000000000000000001米，整個過程持續了整整0.25秒。最後得到了如此美輪美奐的一張圖！

好吧，其實我想說，基礎科學實際上就是這麼枯燥。前2個圖分別是兩臺LIGO上測試到的振動信號，第三張圖是把兩個信號重合到一起，非常吻合，可以判斷是宇宙引力波，而不是研發人員打噴嚏或者地球上的其他振動。

這個引力波來自十幾億光年之外的兩個黑洞相撞，兩顆黑洞的初始質量分別為14.2顆太陽和7.5顆太陽，合併成了一顆20.8倍太陽質量的黑洞，虧損的0.9顆太陽質量以引力波的形式釋放到宇宙空間。如此巨大的能量，到了地球僅僅撩動了反射鏡那麼一點點距離。

基於這種原理建造的引力波天文臺，還有意呆利臂長3千米的VIRGO，德國600米的GEO，腳盆正在升級的3千米的KAGRA，連造型都一模一樣，難度只在技術細節上，枯燥的很，不多說。

中國對引力波的探測曾經中斷十幾年，當前有個“天琴計劃”，大意是，地球上騰挪不開，用月球啊、衛星啊當反射鏡。說白了，就是增加兩個反射鏡的距離，提高測量精度。歐萌已經開始用衛星在太空搭一個100萬公里長的探測器，道理都差不多。

歐洲LISA“探路者”引力波探測器衛星

地球末日

從實用主義的角度出發，這些到底有什麼用？送各位一個無從反駁的理由。

有一種觀點認為，注意，只是某一些人的觀點，之所以找不到外星人，是因為超新星爆炸。大恆星演化到後期很大可能發生超新星爆炸，天體演化過程可以參見前文《黑洞修煉祕籍》。

超新星爆炸伴隨強大的伽馬射線，伽馬射線是宇宙間最強的能量表達形式，可以清空周圍一片星系上的所有生命，包括細菌。這種觀點認為，宇宙中90%的核心區域因為有太多恆星，會不定期發生超新星爆炸，而這裡的生命也就不定期被清洗乾淨。幸運的是，太陽系屬於宇宙的角落地帶，恆星少，遭難的可能性也就小了。

來點勁爆的消息，天文學家發現，距離地球大約8000光年，代號為WR104的巨大恆星，在今後的50萬年時間裡，隨時都有可能發生超新星爆炸，注意，是50萬年內，不是50萬年後，而它的伽馬射線暴正巧對著太陽系，不偏不倚。

從這個角度說，人類文明存亡在旦夕之間！以目前的科技水平看，近距離的伽馬暴，人類幾無招架之力。

引力是什麼

目前引力波毫無實際用途，但僅僅對引力的重新認識，就足夠掀起科學界的滔天巨浪。

19世紀末，大家以為物理學已經完工了，只剩下“兩朵烏雲”，結果兩朵烏雲分別誕生了相對論和量子力學，讓物理學家又忙活到現在。

而現在，大家又把物理學收拾得規規整整，只剩下引力無法統一，說不定，這個引力又會為人類掀開一個全新的世界。

引力可能就是目前為止我們這種三維空間生物超越時空的唯一希望。這個坑太大，先不挖，就稍稍舉個例子，黑洞裡時空已經破壞，所有信息都跑不出來，唯獨引力可以從容的向外傳播，為啥？

對於引力波，即便是70年代的間接證據都能得諾貝爾獎，這次引力波直接測量，用腳指頭想想就知道多大份量。2016年6月宣佈探測到引力波，次年便獲得了諾貝爾獎，這種獲獎速度和歷史上最瘋狂的“超導大躍進”有的一拼，正常的諾貝爾獎都得熬上幾十年，可見大夥對引力的重視程度。

2017年諾貝爾物理學獎得主：雷納·韋斯（Rainer Weiss）、基普·索恩（Kip Thorne）和巴里·巴里什（Barry Barish）