引力波：听见时空的声音

时空的涟漪

上一章提过，2015 年 LIGO 首次直接探测到引力波。这一讲讲它是怎么做到的。引力波是时空本身的波动：有质量的物体加速运动（比如两个黑洞互相盘旋、最终合并），就会像石子入水一样在时空中激起涟漪，以光速向外传播。经过地球时，它会让空间在一个方向上拉伸、垂直方向上压缩，交替进行。

测量一场「比质子还小」的震颤

LIGO 的两条探测臂各长 4 千米，激光在臂内来回反射。引力波经过时，两臂长度发生微小差别，干涉条纹就会移动。这个长度变化只有约 10⁻¹⁹ 米量级——不到质子直径的千分之一，相当于测量到比邻星的距离、误差小于一根头发丝。为了屏蔽地震、海浪甚至远处卡车的干扰，科学家用上了真空管道、多级悬挂和主动减震。

多信使天文学

2017 年 8 月 17 日，LIGO 与 Virgo 抓到一对中子星合并的信号（GW170817），约 2 秒后，伽马射线卫星看到了同一事件的伽马暴，全球几十台望远镜接力观测——人类第一次同时「听见」又「看见」同一个宇宙事件，还确认了黄金、铂金等重元素正是在这类并合中炼成的。

练一练：和家长比划：把床单拉平，两人各捏一头快速抖动，观察波纹——说说真正的引力波和这张「床单波」有什么本质不同。