幾十億年前，兩顆巨大的恒星沿軌道繞對方運行，并最終相繼死亡，形成了兩個黑洞。

大約在13億年之前，這兩個黑洞發(fā)生碰撞，在碰撞發(fā)生前的最后的幾分之一秒內，它們在引力的作用下一起完成了幾十次的繞轉最終碰撞合并在了一起，產生了劇烈的時空震蕩。

黑洞碰撞的一絲余音踏上了漫漫的時空旅程，以光速向著四面八方傳播而去。

當這縷余音經過本超星系群時，地球上正是恐龍時代。

當它來到銀河系時，人類正在創(chuàng)作石洞壁畫。

當他接近地球附近的星團時，愛因斯坦通過推理，提出了引力波的概念。

2015年的9月14日，當它最終經過地球時，兩個名為LIGO的探測器捕捉到了它的存在，整顆星球因為它的這一次路過沸騰了。

美國理論宇宙學家珍娜·萊文，在自己所著的《引力波》一書中記錄下了這一歷史性時刻，并為我們講述了其背后的故事。

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1915年，愛因斯坦提出了廣義相對論，顛覆了牛頓對于引力的認識，同時徹底革新了我們原先對于時間與空間的理解。

廣義相對論認為：時空就像是一張巨大的橡皮膜，有質量的物體會使時空發(fā)生彎曲，這彎曲了的時空則會反過來告訴物體如何運動。

而這些在彎曲時空中加速運動的物體，會激起時空的“漣漪”，也就是“引力波”。

近100年來，愛因斯坦基于廣義相對論提出的其他很多預言都已獲證實，然而引力波一直徘徊在科學家的“視線”之外。

因此在很長一段時間內，在引力波是否存在這個問題上，學界一直抱有爭論。

20世紀70年代，天文學家赫爾斯和泰勒觀測到兩顆中子星組成了一個相互繞轉的雙星系統(tǒng)。

按照廣義相對論的理論，它們會將軌道能量以引力波的方式傳遞到出去，從而導致星體的軌道半徑緩慢地縮小，運轉一周的時間也會隨之縮短。

之后長達幾十年的觀測結果表明，這個雙星系統(tǒng)運轉一周所需的時間每年會減少76.5微秒，這與相對論的預言高度一致。

羅素赫爾斯和約瑟夫泰勒給出了引力波存在的第一個證據，驅散了長久以來籠罩著的迷霧，讓人們對引力波萌生出更強烈的探求渴望。

20世紀70年代，麻省理工學院的雷納·韋斯想到了一個絕妙的點子：用激光的干涉來測量引力波。

這個想法吸引了許多同樣對引力波抱有熱情的科學家，逐漸組建起了LIGO的科研團隊。

按照雷納的想法，只需要五步就可以建造出一個引力波探測器。

第一：尋找一個不會發(fā)生地震的地方。

第二：建造兩個相互垂直呈L型的真空管道。

第三：在L形管道的拐角處，放置一臺大功率高能激光器，并用分光器將發(fā)射出來的激光分成兩束。

第四：在干涉臂的末端懸掛一面光滑平整的反射鏡。

第五：調節(jié)各個部分，讓激光沿干涉臂原路返回，并在起點處匯合。

一臺探測器這樣就做好了，兩條從反射鏡返回的激光在分光器處發(fā)生干涉。如果兩束激光的傳播距離正好相等，那么它們則會相互抵消。

如果在引力波作用下，一條干涉臂的長度稍有縮短，而另一條干涉壁的長度略有增加，那么兩豎激光的傳播距離就不會相等。

當他們重新匯合時，干涉圖樣可以記錄下兩束激光在傳播距離上的微小差值。

除此之外，還需要在遠離這一探測器的地方再建造一臺，第二臺探測器不僅可以驗證第一臺探測結果的正確性，還能和第一臺探測器一起確定引力波的發(fā)生位置，就跟人可以用兩個耳朵判斷聲音的方向一樣。

這么看來，雷納提出的這個觀測引力波的方法并不復雜，但是有一個想法和將這個想法付諸實施是兩件截然不同的事。

宇宙中任何加速的物體都可以自然產生引力波，但是正如池塘里的漣漪，隨著在宇宙中的傳播，引力波會變得越來越弱。

只有非常致密的星體以接近光的速度加速運動時，才能夠產生在地球上探測得到的足夠強大的引力波。

而這些引力波到達地球時，引起的空間變化大約只有十萬億億分之一。相當于在地球周長10億倍的距離上測量出比人的頭發(fā)絲直徑還要小的長度變化。

除此之外，探測器必須可以記錄數百萬個星系引發(fā)的空間震蕩，才能使記錄黑洞碰撞成功的概率達到科學合理的程度。

因此，引力波的探測成為了歷史上對精度要求最高的實驗，設計的探測器干涉臂長達4KM，所需的各方面實驗資金遠超各個基金會的承受范圍。

LIGO的第一任項目負責人不得不使出渾身解數，成功地在20分鐘內讓一位議員對宇宙產生了興趣，最終獲得了國會的資金支持。

整個團隊在數十年間經歷了多次人員重組，研究設備和研究方法也一次次被優(yōu)化。

最終，付出終于換來了回報。

在愛因斯坦提出廣義相對論100年后，LIGO從嘈雜的“噪聲”中首次捕捉到了引力波，找到了廣義相對論的最后一塊拼圖。

從伽利略用一架簡陋的望遠鏡觀察太陽開始，人類把400年來拍攝的一系列靜止的天空照片，匯編成了一部講述宇宙歷史的無聲電影。

而引力波的探測，將為這部電影配上一手不是很悅耳，但卻十分熱鬧的主題曲。