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引力波的发现意义重大，从科学意义上看，引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中，这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制。因此也有这样的说法，如果引力波的发现被确定，那么几乎可以肯定会入选诺贝尔奖。1993年的诺贝尔奖就是授予了间接发现引力波存在的科学家，当时两位科学家泰勒和赫尔斯对脉冲星双星系统PSR1913+16进行研究，发现其系统内有两颗中子星，它们快速围绕对方公转，最终发现了引力波间接证据。

一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制

2014年3月，BICEP2望远镜科学家称发现了宇宙大爆炸时期产生的原初引力波，这个发现瞬间轰动了世界，科学家在宇宙微波背景辐射中探测到B模偏振，认为这是原初引力波的证据。这个发现不仅意味着我们探测到引力波，而且还发现大爆炸时期的引力波，更令人惊讶的是根据这个理论我们甚至可以推出平行宇宙的存在。不过，很快BICEP2望远镜的发现成果被否定，科学家验证后发现是银河系的尘埃对观测形成干扰，这个发现是错误。来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-79.html

由此也可以看出，引力波对于现代天文学而言是多么重要，一旦发现引力波直接证据，我们就能够通过这个途径观测并研究它，进而揭开宇宙深层奥秘。

引力波的发现有什么意义

自从爱因斯坦预言宇宙中存在引力波以来，人们对引力波的探测就一直没有中断过来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-56.html。

引力波存在的最初证据来1975年普林斯顿大学的拉塞尔·赫斯和约瑟夫·泰勒发现的脉冲双星-PSR1913+16（也被称作PSRB1913+16）。这一系统由在一个密近的偏心轨道上旋近的两颗中子星构成，是首个被发现的脉冲双星，从发现至今已被观测了三十多年。脉冲星是一个稳定的时钟，这使得人们能够运用非相对论的数据分析方法从脉冲信号的抵达时间推算出系统轨道的基本参量（如椭圆轨道半长轴的投影、偏心率等）。而从广义相对论导致的抵达时间变化能够推算出与相对论效应有关的参量（如近星点的进动角速率、引力红移等）。从这些参量可以进一步推算出双星系统的倾斜度、质量等（得到的两颗恒星质量都在1.4倍太阳质量左右）。引力辐射导致的系统动能损失表现为双星轨道的衰减，进一步表现为轨道运动周期的逐渐降低，理论计算得到的每秒钟内的周期变化为-2.40242±0.00002×10-12秒。这一理论预言和实验观测结果符合得相当好，而实验观测误差则低于1%来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-192.html。迄今为止，人类从引力辐射角度对爱因斯坦方程正确性的验证中，这个实验是精确度最高的。但是它只是间接证实的了引力波的存在。

2014年3月18日 ，美国物理学家宣布首次观测到宇宙原初引力波存在的证据。这一发现如获证实，将是物理学界里程碑式的重大成果。

美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构物理学家利用架设在南极的BICEP2望远镜，观测宇宙大爆炸的“余烬”——微波背景辐射。微波背景辐射是由弥漫在宇宙空间中的微波背景光子形成的，计算表明，原初引力波作用到微波背景光子，会产生一种叫做B模式的特殊偏振模式，其他形式的扰动，都产生不了这种B模式偏振，因此B模式偏振成为原初引力波的“独特印记”。观测到B模式偏振即意味着引力波的存在。南极是地球上观测微波背景辐射的最佳地点之一。研究人员在这里发现了比“预想中强烈得多”的B模式偏振信号，随后经过3年多分析，排除了其他可能的来源，确认它就是原初引力波导致的。研究共同作者、明尼苏达大学的克莱姆·普赖克说：“这就好像要在草堆里找一根针，结果我们找到了一根铁撬棍。”

2015年1月30日，仍然是这支美国科学家团队和欧洲空间局（ESA）普朗克卫星的科学家正式确认，2014年3月18日的发现乃是一个错误。

LIGO在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。

引力波的发现意义重大，从科学意义上看，引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中，这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。一旦发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制。

引力波能被用于探测暗物质吗？

引力波最重要的意义在于，人类从过去到现在所有对自然界的观测，包括天文观测，主要依赖于电磁波，也就是雷达或者光学波段的电磁波对未知世界进行探测。而有了引力波以后我们就对自然界多了一种探测手段，这是一个质的差异。引力波的探测有可能使我们了解到更丰富的有关于黑洞、中子星等等这些天体在发生一些现象和剧烈变化时的时空变化，所以说它对于了解物质世界是非常有用的。

引力波的发现对于物理学有着里程碑的意义，证实了爱因斯坦100年前的预言，完善了相对论的证明。提供了一种全新的观测宇宙的工具，此前的观测只能依靠“眼睛”，现在还可以使用“耳朵”。此外还有以下意义：①证明了黑洞的存在；②证明引力波以光速传播；③为恒星爆炸，中子星的形成，宇宙膨胀速度和测量提供了有利的研究工具。

“原初”在宇宙学中一般是泛指“复合之前”这个阶段。宇宙在大约38万年的时候，随着温度的降低，自由质子和电子重新结合成中性原子——所谓“复合”来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-43.html。此时，等离子体的雾霾散去，宇宙变得透明，光可以畅行无阻来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-104.html。于是这些光，经过137亿年的征程，进入我们的“眼睛”，即是所谓“宇宙微波背景辐射”——婴儿宇宙38万岁时的照片。

“宇宙微波背景辐射”在1964年就被贝尔实验室的Penzias和Wilson发现了，并为二人带来了1978年的Nobel物理学奖来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-14.html。

在早期宇宙研究中，“原初”更进一步特指“宇宙学暴涨”——宇宙极早期经历的急剧加速膨胀过程——时期。

回到引力波。通常的“结构”——星系、超星系、超星系团，是宇宙空间中质量“密度”的起伏。密度是空间的“标量场”，而引力波——却是空间的“张量场”波动。

1916年，爱因斯坦正式发表了广义相对论，这个引力理论认为引力是时空结构发生弯曲的结果。该理论预言，有质量的物体在时空结构中加速运动会产生涟漪，这就是引力波。

理论上，任何与引力相互作用的物体都能产生引力波。但只有最具高能的宇宙事件才会产生足够强大的引力波，从而让我们能够探测到。在2015年，激光干涉仪引力波天文台（LIGO）第一次直接探测到了引力波，其来源是遥远星系中的两个黑洞碰撞。此后，天文学家又相继多次直接探测到引力波，并在2017年首次探测到两颗中子星合并产生的引力波。引力波不但有力证实了广义相对论，而且还有望被用于暗物质探测。来源:https://wanghongming.com/cshi/202412-129.html

当年天文学家在研究星系的旋转曲线时发现，星系中可能存在着大量有别于普通物质的不可见东西，它们产生的引力能让星系结构保持完整，否则星系必然会解体。据估计，宇宙中的暗物质是普通物质的五倍，它们的引力效应在宇宙中随处可见。

天文学家认为，既然物质可以产生引力波，那么，能够产生引力的暗物质也能产生引力波。虽然天文学家还没有确切地看到由暗物质引起的引力波，但他们从理论中推导出许多可能发生这种情况的方式。

暗物质的引力效应已经被观测到，所以暗物质一定在那里，或者至少一定有什么东西导致了这些引力效应。但到目前为止，暗物质粒子还没有被直接探测到，所以天文学家至今不清楚暗物质到底是什么样子的。

一种观点是，一些暗物质实际上可能是原初黑洞。

来源:https://wanghongming.com/xwzx/202412-3.html

在密度极高的早期宇宙中，密度波动可能会引发一些物质发生强烈引力坍缩形成黑洞，这是宇宙中可能存在的最早黑洞，它们被称为原初黑洞。如果这种黑洞真的存在，它们将会对早期宇宙的条件产生深远的影响。

通过利用引力波来了解黑洞的性质，LIGO有望能够证明或排除这个暗物质理论来源:https://wanghongming.com/xwzx/202412-130.html。与普通黑洞不同，原初黑洞没有形成所需的最小质量阈值，它们的质量最低可能只有一亿分之一千克。相比之下，最小的恒星级黑洞的质量下限为3倍太阳质量。如果LIGO探测到一个质量小于太阳的黑洞，那它有可能是一个原初黑洞。

不过，即便原初黑洞确实存在，它们是否能解释宇宙中所有的暗物质也是值得怀疑的。尽管如此，找到原初黑洞的证据将有助于我们对暗物质和宇宙起源的理解。

暗物质似乎只通过引力与普通物质相互作用，但基于已知粒子相互作用的方式，天文学家认为暗物质也可能与自身相互作用。如果是这样的话，暗物质粒子可能会结合在一起形成像中子星一样致密的“暗天体”。

由于恒星的质量巨大，它们会强力压缩周围的时空结构。如果宇宙中充斥着致密的暗天体，那么，至少有一部分会被困在普通物质恒星中。来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-91.html

一颗普通的恒星和一个暗天体只会通过引力相互作用，从而使两者共存而不会引起太多的麻烦。然而，诸如超新星爆发等破坏恒星结构的过程，都可能在产生的中子星和被困的暗天体之间产生一种时空扰动。如果这样的事件发生在我们的星系，它将产生可探测到的引力波。来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-18.html

天文学家最近分析了LIGO的数据，结果并没有在地球、木星或太阳内部发现特定质量范围的致密暗天体。对此，只能把目光放在那些质量更大的恒星上，还需对引力波开展进一步的研究。

暗物质粒子的另一个候选者是轴子，最初是在量子色动力学的研究中被提出来。天文学家认为，轴子有可能结合成类似中子星的轴子星，它们由极其致密的轴子物质组成。

如果一颗轴子星和一颗中子星合并，天文学家可能无法用现有的观测设备来分辨出两者之间的区别。为了发现可能存在的轴子星，天文学家需要依靠伴随引力波的电磁信号来识别异常。

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轴子也有可能聚集在一个双黑洞或双中子星系统周围。如果这些死亡恒星合并，“轴子云”的变化将在引力波信号中可见。第三种可能性是，死亡恒星合并可以制造出轴子，这一行为将反映在引力波信号中。

引力波探测器已经证明了它们在证实广义相对论的价值，但它们的作用还不止于此。引力波开启了全新的探测方式，这意味着人类有新的方式来研究宇宙中的重大问题。来源:https://www.wzwxpx.com/cshi/202412-122.html

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