在2023年2月11日，ligo科學合作組織和virgo合作團隊宣布他們已經利用高階ligo探測器，已經首次探測到了來自於雙黑洞合併的引力波訊號。[1] 2023年6月16日凌晨，ligo合作組宣布：2023年12月26日03:38:53 （utc），位於美國漢福德區和路易斯安那州的利文斯頓的兩台引力波探測器同時探測到了乙個引力波訊號；這是繼 ligo 2023年9月14日探測到首個引力波訊號之後，人類探測到的第二個引力波訊號。[2] 2023年10月16日，全球多國科學家同步舉行新聞發布會，宣布人類第一次直接探測到來自雙中子星合併的引力波，並同時「看到」這一壯觀宇宙事件發出的電磁訊號。[3]引力波是前兩年比較火的乙個詞，原因便是ligo在人類歷史上第一次觀測到了引力波，證實了愛因斯坦在百年前的預言。但是大多數人對於引力波是什麼並不了解，更不用說ligo是如何探測到的了。而接下來我就將按照以下幾個方面來介紹一下引力波及ligo引力波探測原理。
下面我們來介紹一下這個實驗的原理。如圖所示，實驗儀器可簡化為乙個光源，兩個反光鏡，乙個分光鏡和乙個觀測屏。其中分光鏡的作用是可以將光源發出的光分成強度相等兩部分，一部分可以透過分光鏡並沿原先的方向一直到達反光鏡m1，另一部分則會被反射，沿與原先方向垂直的方向到達m2。經過m1，m2反射之後又都回到分光鏡，分光鏡再次分光，這時m1反射回來的光會有一部分被分光鏡反射到觀測屏上，而m2反射回來的光也會有一部分被分光鏡透射到觀測屏上。因為分光鏡到m1，m2的距離（設為d）相等，並且到達觀測屏的兩束光線都經過了一次分光鏡的反射，一次分光鏡的透射，一次反光鏡的反射。因此如果實驗儀器是絕對靜止的話，那麼到達觀測屏上時兩束光的光程應該是完全相等的。可是如果按照當時的理論，地球相對以太是有速度的，那麼實驗儀器就不是絕對靜止的。我們假設光相對以太的速度為c，地球相對以太的運動的速度為v，並且與光源到m1的方向相同，那麼根據伽利略速度疊加原理，就能得到剛經過分光鏡透射和到達反光鏡m1之前的這段時間裡，光相對地球的速度為c - v，反射回來時的速度就是c + v。因此這束光來回的時間就是 dc−
v+dc
+v
\frac + \frac
c−vd+
c+vd
。而另一束光經過分光鏡的反射之後，速度方向與v的方向垂直，因此光相對地球的速度就是c2−
v2
\sqrt
c2−v2
，所以這一束光來回的時間就是2dc
2−v2
\frac}
c2−v2
2d。那麼這兩束光的光程差就是c(d
c−v+
dc+v
−2dc
2−v2
)c(\frac + \frac - \frac})
c(c−vd
+c+
vd−
c2−v
22d
)，是乙個恆定的值。因為兩束光是同一光源產生的，光程差又是定值，因此在觀測屏上應當發生光的干涉，產生干涉條紋。如果這時旋轉實驗儀器，那麼兩束光相對地球的速度就會發生改變，因此光程差也會改變，那麼產生的干涉條紋就會發生移動。而我們就可以通過條紋的移動來確定地球相對以太得速度是多少。但是實驗結果卻很讓人失望和震驚：無論怎麼旋轉實驗儀器，兩束光線都沒有顯示出時間差。麥可遜和莫雷又進行了多次實驗，可依然是否定的結果，後續的實驗也只能無奈地取消，並宣告實驗「失敗」。這時候人們也提出了一些猜想，企圖完善以太學說，解釋這個實驗的現象。有人說地球相對以太是靜止的，導致這個實驗沒有得出任何結果。但這與「地心說」似乎有著一樣的色彩，都是把地球放在了宇宙中心。這與當時的主流哲學觀念是相違背的，況且地球還有自轉，因此這個假設並沒有得到人們的支援。還有人提出地球的運動會拖曳這以太運動，致使地球相對周圍的以太是靜止的。但是地球究竟如何拖曳著以太運動，並且拖曳時為什麼不損失能量等等問題都沒法作出解答，因此也沒有得到人們的認可。在人們一籌莫展的時候，一位偉大的人物發表了一篇比實驗結果更讓人震驚的**，推翻了以往建立的物理學大廈，開啟了人類物理學史上的新的一頁。
這個人便是愛因斯坦，**就是《論動體的電動力學》，提出了大名鼎鼎的狹義相對論。他指出，一切慣性參考係都是等價的，並且光在真空中相對於任何慣性參考係其速度不變，還提出了一系列基於此的推論。愛因斯坦提出的時空觀衝擊了人類有歷史記錄以來未曾變過的時空觀，人們一時無法接受，紛紛討論。一些支援他的人毫不吝嗇的讚嘆，並且加以推論，企圖發現新的結論。反對他的人也在仔細研究，想找到漏洞推翻他的假說。而這時的愛因斯坦卻並不滿意，因為狹義相對論只描述了慣性系下的物理規律，可是小到人的行走，大到地球的執行沒有乙個是絕對的慣性系，那麼非慣性係應該如何解決呢？經過長達十年的思考，愛因斯坦終於提出了更讓人震驚的廣義相對論。在廣義相對論的描述下，有質量的物體會使得周圍的時空發生扭曲。倘若物體發生運動，比如兩個天體圍繞著對方互相旋轉，那麼就會使周圍的時空產生「時空漣漪」，就像被」扭曲「的水面會產生水波向外擴散，而這種「時空漣漪」就是我們所談論的引力波。這十年間，人們通過種種實驗，驗證了乙個又乙個狹義相對論的預言，使得人們認識到了狹義相對論的正確性。這時廣義相對論提出，人們也就更願意相信了。可是相信歸相信，正確性還是要考實驗來證明。雖然人們通過實驗驗證了很多廣義相對論的內容，甚至以其為基礎發展出了核能這種新能源。可是對其引力波的預言一直沒有人證實，直到我們要說的ligo成功的探測。
前面介紹了這麼多，終於輪到我們的ligo出場了。ligo中文名字是「雷射干涉引力波天文台」，看到雷射干涉是不是很熟悉？沒錯，ligo其實也是乙個麥可遜干涉儀，只不多它比當初麥可遜和莫雷做實驗時用到的要大得多，同時也精確的多。如果當初麥可遜和莫雷也把實驗儀器做得這麼大的話，說不定真的就證明出了以太存在了。當然這只是開個玩笑，一方面當時的技術不足以製作出這麼精確的儀器，另一方面他們的探測方法還是有一些差異的。但其本質的原理基本相同。前面我們說過，麥可遜干涉儀可以測量兩束光的光程差。但是愛因斯坦指出光速不變，所以麥可遜莫雷實驗並沒有得到預想中的實驗現象。而如果有引力波的存在，情況就會變得不一樣。我們說過引力波就是「時空漣漪」，所以引力波經過的地方其時空會發生波動，致使光經過時就會影響光程，這時候我們通過麥可遜干涉儀就可以捕捉到這細小的變化。ligo果然不負眾望，接連地觀測到了兩個黑洞合併時的引力波訊號，兩個中子星合併時的引力波訊號，成功為愛因斯坦的預言畫上了對號。
有了LIGO，引力波不僅可以被探測，還可以被發射！
雷射干涉儀引力波觀測台 ligo 是世界上最靈敏的探測時空漣漪的儀器，而據一些物理學家的計算，它還恰好是最好的發射引力波的儀器。雷射干涉儀引力波觀測台 ligo 是世界上最靈敏的探測時空漣漪的儀器，而據一些物理學家的計算，它還恰好是最好的發射引力波的儀器。雖然這些引力波過於微弱很難被檢測到，但是研究...
發現引力波
無題 望江南 夢學校，野外眾遊歡。伴友飛快走土路，與孟自由相交談。心情無限歡。夢臥室，蒙瓏花朵妍。朋友離別去院外，衣物留存在眼前。心情好憂煩。2016 1 5 星期二 讀詩經 七古 詩 言一選段，譯成白話新詩章 人民實在太勞苦，但求可以有小康。惠及中國老百姓，安撫諸侯統四方。莫縱 搞欺詐，謹防壞人行...
什麼是引力波
3分鐘短片告訴你什麼是引力波 什麼是引力波 它是時空中的漣漪 如果把時空想象成一張巨大的橡膠模 有質量的物質會讓橡膠膜彎曲 好比在蹦床上扔了個保齡球 質量越大，時空被引力波扭曲得越厲害 舉個例子來說，地球繞著太陽轉 是因為太陽的質量非常大 導致其周圍的時空大大的形變 如果你想沿著這樣的形變走直線 你...