什麼是重力波?


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愛因斯坦廣義相對論所有要義幾乎都已觀察或實驗證實,只欠重力波。

愛因斯坦一百年前在其廣義相對論中假設重力波。根據相對論,空間與時間交織成「空時」(spacetime),我們的宇宙觀念因此在3D之外加上第四維。愛因斯坦廣義相對論所有要義幾乎都已觀察或實驗證實,只欠重力波。
依愛因斯坦之見,質量以其重力扭曲空間/時間。一個常用的比喻是把空/時看成蹦床,把質量視為蹦床上的保齡球。蹦床上的物體會「落」向床心,此即重力。

有質量的物體加速時,例如兩個彼此環繞運行的黑洞加速時,會沿它們周圍已經有曲度的空/時,以光速送「波」,像池塘裡的漣漪。

物體質量愈大,波愈大,愈容易偵測。

重力波在宇宙裡行進,不受任何阻礙。關於宇宙,目前所知的一切都來自電磁波,如無線電波、可見的光、紅外光、X 光及伽馬射線。這些波行進時會遭受干擾,讓科學界了解的宇宙只是局部的。

重力波沒有障礙,因此是豐富的新知來源。黑洞即為一例,黑洞不放光、無線電波,但可以透過重力波來研究。

最強的波,來自黑洞合併、巨型星體爆炸,或138億年前宇宙誕生。


間接而言,黑洞的存在又添一證。 
偵獲重力波為什麼重要?
重力波是愛因斯坦理論的一項關鍵假設,改變了人類對空間與時間的觀念,科學家追求重力波證據,如今終於有成。

偵獲重力波,為天文學開啟令人振奮的新路,因為從此可以根據遙遠的星球、星系、黑洞所產生的波來測量它們。

間接而言,黑洞的存在又添一證。


無論望遠鏡多完美,天文學家都無法以光學儀器入窺宇宙誕生的頭40萬年,因為太過濁黯,連光也掙不脫那樣的太初濃漿。但重力波一定自始就存在。

 

為什麼要追重力波?
重力波有助解答宇宙創生那一刻的各種問題。天文學回顧時間,也回顧空間。要遠視130億光年以外,就得捕捉130億光年前發出的光。

無論望遠鏡多完美,天文學家都無法以光學儀器入窺宇宙誕生的頭40萬年,因為太過濁黯,連光也掙不脫那樣的太初濃漿。但重力波一定自始就存在。

發現重力波,物理學就此下課嗎?

不然。問題愈來愈多。有形可見的宇宙為什麼是物質而非「反物質」做的?

為什麼宇宙96%是看不見、偵不到的,以黑暗物質的形式存在,而且比「黑能」更神秘?宇宙何以似乎穩定?宇宙就這一個嗎,或者這只是數目無限的宇宙裡的一個?追根究底,宇宙為何存在?

愛因斯坦的重力波理論獲得證實,一組問題終於有解,但也帶來一系列全新的謎。

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