引力波

在廣義相對論裏 ， 重力波是時空的漣漪 。 當投擲石頭到池塘裏時 ， 會在池塘表面產生漣漪 ， 從石頭入水的位置向外傳播 。 當帶質量物體呈加速度運動時 ， 也會在時空產生漣漪 ， 從帶質量物體位置向外傳播 ， 這種時空的漣漪就是重力波 。 由於廣義相對論限制了引力相互作用的傳播速度爲光速 ， 因此兩個宇宙物體間萬有引力的感應會產生重力波的現象 ， 我們可以想像在平面上放置一顆重球移動後 ， 造成平面的時空扭曲波擴散出去要一段時間 ， 之後纔會對遠方的另一顆球產生影響 。 相反地說 ， 牛頓重力理論中的交互作用是以無限的速度傳播 ， 所以在這一理論下並不存在重力波 。 由於重力波與物質彼此之間的相互作用非常微弱 ， 重力波很不容易被傳播途中的物質所改變 ， 因此重力波是優良的資訊載體 ， 使人類能夠觀測從宇宙深處傳來的寶貴資訊 。 重力波天文學是觀測天文學的一門新興分支 。 重力波天文學利用重力波來收集對於劇烈天文事件的重力波波源資訊 ， 如白矮星 、 中子星與黑洞一類的星體所組成的聯星 ， 超新星與大爆炸也是劇烈天文事件的重力波波源 。 天文學家可以利用重力波觀測到超新星的核心 ， 或者大爆炸的最初幾分之一秒 ， 利用電磁波是不足以觀測到這些重要天文事件的 。 1916年 ， 阿爾伯特 · 愛因斯坦即根據廣義相對論預言了重力波的存在 。 1974年 ， 拉塞爾 · 赫爾斯和約瑟夫 · 泰勒發現赫爾斯 － 泰勒脈衝雙星 。 這雙星系統在互相公轉時 ， 由於不斷散發重力波而失去能量 ， 因此逐漸相互靠近 ， 這現象爲重力波的存在提供了第一個間接證據 。 科學家也利用重力波探測器來觀測重力波現象 ， 如簡稱LIGO的激光干涉重力波天文臺 。 2016年2月11日 ， LIGO科學團隊與處女座干涉儀團隊共同宣佈 ， 人類於2015年9月14日首次直接觀察到重力波 ， 其源自於雙黑洞合併 。 之後 ， 又陸續多次觀察到重力波事件 ， 例如2017年8月17日首次探測到源自於雙中子星合併的重力波事件GW170817 。 除了LIGO以外 ， 另外還有幾所重力波天文臺正在建造 。 2017年 ， 萊納 · 魏斯 、 巴里 · 巴利許與基普 · 索恩因成功觀察到重力波 ， 而獲得諾貝爾物理學獎 。