如果沒有愛因史坦的預言，100年來的科學界不知道該有多無聊。
根據廣義相對論提出的 重力波 的概念，就像一枚被丟擲來的繡球，一個世紀科學家都想把它搶到手，以證明「繡球」真的存在。
不過剛開始的時候，很多科學家依然對重力波的是否存在持懷疑態度。倒不是尋找的方向錯了，而是它從概念到真的出現在面前，未來將極具顛覆性。
時空扭曲下的重力波
30年前，科學界透過其他方式，已經間接獲得了重力波存在的證據，兩顆像太陽那般大品質的天體在繞旋運動時，會產生重力放射線。
什麽意思呢？你可以簡單理解成，在一塊厚重的鐵板上，碌碡或者是壓路機轟隆隆的碾壓而過，整塊鐵板會產生強烈的震動，這個過程中產生的震動就好比是重力波。
有人為了更好的理解， 經常用石頭投進湖水裏濺起漣漪來比喻。這個更形象，但容易讓人誤以為重力波很容易產生。
實際上按照愛因史坦曾經的預言，重力波是不會輕易產生的。將宇宙看成是一個整體結構，所有的天體在其中按照重力的大小執行。
大的天體之所以會對小的天體形成吸引作用，地球之所以會繞著太陽旋轉，是因為大對小產生了重力。按照愛因史坦的推測，重力這種現象，正是因為大品質天體的存在，讓周圍的時空出現了扭曲和塌陷。
好比一張大的海綿墊子，在上面放一塊10公斤重的球，它讓墊子周邊的區域都發生了塌陷。如果再在墊子上放1公斤重的球，小球因為墊子的扭曲會自動滾向大球。
現在，你 把這張海綿墊子擴充套件到宇宙一樣大，上面有無數顆這樣的大小球存在，彼此間產生的重力，就像是各自的重量對墊子本身施加的扭曲力量。
好了，你在這張墊子上丟一顆玻璃球，甚至是丟一顆芝麻，墊子本身肯定不會有任何變化，因為這兩種物體太輕，不足以對整體結構造成影響。
也正因為這一點， 從相對的角度去看，宇宙時空顯得很「硬」。有科學家不用海綿墊子，而是用彈簧或者是彈簧床墊來形容。
彈簧需要一定的力量，才能將其壓動，而整個時空結構所構成的彈簧它很硬，堅硬到需要超大的能量，才能將其壓動一點點。
也正因為如此，重力波也不是任何一個天體都能制造出來的。科學家們苦苦找尋了一個世紀，才在近年來探測到了重力波的存在。
其中一次能探測到，恰恰是趕上了兩個超大品質黑洞的合並。一個黑洞的品質比太陽大29倍，另一個黑洞的品質比太陽大36倍，兩個合並成一個更大品質的黑洞，碰撞過程中產生了強大的能量。
怎麽來探測它的存在
從我們的角度去看，導致重力波產生的能量很大，那麽探測或者是捕捉到它的能量應該不是件難事。可實際的情況是，從現有的探測來看，人類儀器捕捉到的能量波動很小，甚至不是極度精確的儀器都捕捉不到。
導致這種情況的第一個因素是，源頭在宇宙的更深處，由於到我們所在的位置遙遠，當那些能量傳到地球時，都已經減弱到可忽略不計了。
另一個因素則是， 重力波自身的能量確實很大，但這些能量作用到實際的物質卻相當微弱。 正因為如此，科學家才認為宇宙時空很堅硬，能量要無窮大，才能使其產生某種反應。
為了捕捉到它的能量訊號，相關的監測裝置分布在極其廣大的範圍。
漢福德位於華盛頓州，列溫斯頓位於路易士安那，兩者間的距離超過了3000公裏，科學家在兩地之間設定了探測器。
（位於列溫斯頓的探測機構所在地）
兩地間的儀器以L形排列，一台裝置的測量臂長度超過4公裏，其垂直排列，兩端還有反射鏡面。在工作過程中，雷射在測量反射臂上能來回反射。在這個過程中，如果發生某種變化，就能證明重力波存在。
理論上確實是如此， 但兩地的裝置在1999年就基本建成了，到2002年執行後，科學家什麽都沒有監測到。
此後10年的時間，兩地的儀器在持續執行，可還是什麽都沒有監測到。 直到2015年，科學家升級了相關的裝置後，機器執行的第三天，便監測到了13億光年外的某種變化。
當初設定兩套儀器，就是為了對數據進行彼此驗證的，這可以避免偶然因素和出錯。此次的觀測， 兩地間的監測時差只有7毫秒，表明探測到的情況是屬實的。 彼時，距離愛因史坦提出重力波的概念，正好一個世紀過去了。
3個月後，探測儀器再次監測到了新的重力波訊號，這次產生的原因和此前一樣，也是黑洞合並中相互繞旋而導致的。
此刻雖然已監測到了兩次，但科學家們還是相對謹慎，又經過了一系列的數據比對，到2016年2月，才正式對外公布了相關結果。
整個探測團隊，擁有上千名來自世界各地的科學家，中國清華大學的研究團隊，也是這一探測團隊的組成人員。
清華大學的研究團隊，於2009年加入其中工作。主要進行數據的計算，提高分析速度和效率。此外，國內的研究人員，還參與了重力波暴和數據分析軟體等其他工作。
有了前兩次的監測，到2017年，科學家又監測到了新的重力波訊號。這次發出的重力波，是兩顆中子星在合並過程中產生的。
就為了監測和捕捉，世界各地動用了70個地面站點的裝置，其中還有中國架設在南極昆侖站的巡天望遠鏡。
中國位於南極的巡天望遠鏡，它收集到的數據顯示，中子星在合並過程中，拋射出的物質品質，相當於3000顆地球的品質。這一巨大的能量，使其的拋射速度比光速還要快0.3倍。
是的你沒看錯，在宇宙時空中，確實會有超光速的現象存在。這也就意味著，時空扭曲後的時間改變也可能是存在的。
相比此前探測到的黑洞合並，中子星合並產生的重力波，更具有跨越性。因為黑洞本身就能扭曲時空，它是沒有物質的。
中子星則是實實在在的天體，作為有物質的星體，對於科學界下一步深入了解重力波本身乃至宇宙將有很大幫助。
重力波能幫助科學家發現什麽
2017年的探測，利用重力波可直接測量到源頭到地球的距離，過程中產生的電磁訊號，還能給出相應的速度。
利用這兩點，科學家就能測定和校準宇宙的膨脹速度。這樣一來，宇宙的起始地和終點，人類就能逐步清晰的掌控了。
從信源來看，探測既「看到」了重力波，也「聽到」了它的存在，這些不同的接收體驗，能給科學家大量的資訊。未來，多領域的合作以及各地的協作探測，將會成為天文學研究領域的新形態。
畢竟在科學家看來，以往探測宇宙主要借助電磁波，這種形式最多只能「聽到」，而很多宇宙物質是無法看到的。
重力波的現身，未來利用這種時空漣漪，可以逐步探測更多的天體。從黑洞到暗物質等等，大量天體在科學家面前將無處遁形。
就比如宇宙中的金、鉑等超鐵元素，起源地就是來自中子星合並。此前這一過程並沒有被探測到過，而探測到則意味著，對於大量超鐵元素的起源，人類掌握了一手的證據。
雖然監測到的訊號，給了科學家大量有用的資訊，不過還有大量未解之謎沒有答案。 比如說這兩顆中子星合並後會形成什麽，目前科學家就不知道。
它可能會形成一個大品質的中子星，也可能會變成一個黑洞。不管它在未來變成什麽，合並後的品質相當於2.74個太陽的品質。
迄今為止， 科學家已監測到了5次重力波的訊號，而這僅僅是一個起點。
中國在重力波探尋上的發現
華中科技大學的重力波研究場所，位於地底的一個山洞， 整個洞長度超過了500公尺，由於內部封閉沒有外界的幹擾，更不存在任何電磁波，所以這樣的場所才非常適合精密物理測量研究。
此外，山洞內的溫度也是恒定的，可以控制在0.2度的浮動範圍內，像重力波這種來自宇宙深處的極其微弱的訊號，才需要這樣的精密測量場所。
除了華中科技大學的研究場所外，中國的天眼即球面射電望遠鏡，也在探測重力波領域發揮了巨大的作用。 國內多家研究單位，利用天眼在2023年7月，探測到了納赫茲重力波存在的關鍵證據。
雖然都是重力波，但空間的變化，也會讓探測時使用的裝置不能相互代替。在宇宙中，不同的天文事件會產生不同頻率的重力波。
像頻率在10到1000赫茲的重力波，它是由兩個黑洞或者是中子星合並產生的。此前，美國架設的裝置，中國和歐洲的一些重力波探測裝置，主要都是用於這一頻率波段的重力波監測的。
而一旦超出了這個範圍，要監測更遠處或者是更低頻率的重力波，就需要使用全新的裝置。 天眼可以探測宇宙深處的脈沖星，再利用脈沖星組成的列陣，才能探測頻率波段更低的重力波。
目前， 除了中國的脈沖星測時列陣外，歐洲、北美、澳洲、南非、印度也有相關的探測裝置。天眼在2023年探測到關鍵性證據前，其他的探測裝置都還沒有取得過確切的結果。
所以對重力波的探測來說，這是一個相當漫長的過程。而國內外的科學家們，還在為此繼續努力。
結語
在法國去年的一項研究中，科學家利用扭曲的雷射，制造出了類似於重力波的時空漣漪。在科學家看來，重力波在生成傳遞的過程中，其發送的訊號不會失去能量。
如果能利用這種特性的話， 未來人類或許能研究出重力波通訊系統。 科研人員模擬了不同功率雷射產生的重力波以及其形狀，發現與宇宙中自然生成的重力波，其頻率以及波的模式更加復雜。
看來， 圍繞重力波催生的研究，不光有重力波本身，還能延伸到其他領域。下一步，科研人員準備打造的一個探測系統，以便對雷射生成的重力波漣漪做進一步的研究。
人類的探索欲在這一刻，似乎跟那些波紋漣漪融合在一起了。
