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為什么說引力波的成功探測將使現(xiàn)代物理學進入嶄新的境界？
引力是物質(zhì)世界的一種客觀屬性。牛頓以精確的數(shù)學形式表述的萬有引力定律，是人類對引力認識的第一座里程碑。后來，由于牛頓引力理論對解釋一些天體物理問題遇到了困難，愛因斯坦于1916年發(fā)表了著名的廣義相對論，其中預言，宇宙中存在著引力波。
什么是引力波呢?一般說來，引力波即引力的波動，它與引力的強弱變化有關(guān)。引力波由加速運行的物體所產(chǎn)生，其傳播速度等于光速，并且在時間-空間的結(jié)構(gòu)中引起波動。它與電磁波、聲波和水波不同，宇宙間所有物質(zhì)都會受到引力波所造成的變形。在理論上，任何運動的物質(zhì)都會產(chǎn)生引力波。
如果你把一只臺球懸掛起來，使它像打秋千似的蕩來蕩去。當它蕩到比較靠近你時，其引力作用比離你較遠時更為大些，就形成引力波。換句話說，球的擺動，使它的引力發(fā)生一種像波那樣起伏的變化。實際上，這種波的強度是極其微弱的。要產(chǎn)生較強的引力波，物體的質(zhì)量必須較大。所以說，只有巨大的恒星坍縮或爆炸時所產(chǎn)生的引力波才可能被測到。
在愛因斯坦預言引力波存在之后的許多年中，科學家做了不少實驗來搜尋引力波。美國馬里蘭大學的韋伯教授，是第一個從20世紀50年代開始就認真進行引力波測定工作的。韋伯把一個大鋁桶懸在真空室內(nèi)，使之冷卻到接近絕對零度(約零下273℃)，然后測定來自太空的引力波穿過鋁桶時所引起的微小膨脹和收縮。后來，國際上不少研究者都效法韋伯研究引力波。遺憾的是，人們始終未能搜尋到引力波。這是因為引力效應(yīng)的極端微弱，使得處理引力的一些技術(shù)問題困難重重。
1974年10月，在波多黎各的阿雷西博天文臺，美國科學家泰勒等人應(yīng)用世界上最大的射電望遠鏡，發(fā)現(xiàn)了一顆脈沖星——PSR1913+16。這顆距地球16000光年的天體，竟以300千米/秒的高速與一個黑暗的伴星互繞轉(zhuǎn)動，但其轉(zhuǎn)動周期在4年中縮短了0.4亳秒(即每年縮短0.1毫秒)。這意味著它的能量由于不斷地輻射引力波而在逐漸地損耗。他們把觀測值與根據(jù)廣義相對論理論的計算值相比較，發(fā)現(xiàn)符合得很好。由此，間接地證明這顆脈沖星在輻射著引力波。4年之后，泰勒在國際天體物理學大會上宣布了這一觀測結(jié)果，當即在科學界引起了轟動。
科學家一旦測到了引力波，并能進行常規(guī)測定，將會為人們提供第一次(也是最好的)機會來研究恒星發(fā)展中和黑洞的中心處所發(fā)生的巨大變動。有人設(shè)想，由于引力波不會被屏蔽，可以利用它作穿透地球的通信聯(lián)系。引力波將成為宇宙的“電視”波，在宇宙中的每一件大事都會作為一個節(jié)目而被播放出來。但是，利用引力波的研究，很可能解開許多現(xiàn)在用光學望遠鏡和射電望遠鏡所難以揭示的宇宙之謎?？傊?，能觀測到引力波，將使現(xiàn)代物理學進入嶄新的境界，也將為觀測宇宙打開一扇新的窗戶。這扇窗戶可以說是有史以來人或機器所窺視過的最清晰透明的窗戶。
