劉國卿（清華大學物理系，北京 100084）

特約稿件之前沿論壇

解密引力波
——時空震顫的漣漪

劉國卿
（清華大學物理系，北京 100084）

編輯人語 本刊在2000年前后開設過“院士論壇”欄目，其上的文章在直面學術前沿熱點的同時，還盡量深入淺出地指出其中的物理背景，一直有較高的下載率，廣受讀者歡迎；因此，我們準備繼續(xù)做好這方面文章的組稿、約稿工作.聯(lián)想到目前各高校廣泛開展的學術前沿報告、講座等活動，我們準備約請一些老師或者學術報告人將這些精彩的演講報告整理成文章，發(fā)表在“特約稿件之前沿論壇”欄目，歡迎廣大的作者、讀者朋友們給我們提供講座信息，更希望老師們能把這些報告撰寫為學術文章，讓更多的讀者受益.

引力波由時空彎曲引起，并以光速傳播.愛因斯坦通過廣義相對論預言了引力波的存在.2015年9月14日LIGO引力波天文臺首次探測到引力波信號，這是人類首次直接探測到引力波，也是首次探測到雙黑洞并合事件.我們特別邀請LIGO科學聯(lián)盟的兩位教授從他們的實際科研工作出發(fā)，向我們詳細解密引力波的前世今生.

引力波；黑洞；激光干涉儀

100年前，愛因斯坦通過廣義相對論預言了引力波的存在.2016年2月11日激光干涉儀引力波天文臺（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，縮寫為LIGO）科學合作組織宣布首次探測到引力波［1］，這同時也是人類首次證實存在恒星級雙黑洞系統(tǒng)［2］.引力波已經(jīng)成為時下最受熱議的話題之一.

2016年2月27日，清華大學“新世界.新視野”天文公眾講座系列第十講“解密引力波——時空震顫的漣漪”在清華大學大禮堂舉行.加州理工學院物理系教授、美國物理學會學士、LIGO科學聯(lián)盟核心組成員陳雁北，以及清華大學信息技術研究院研究員、清華大學天體物理中心兼職研究員、LIGO科學聯(lián)盟核心組成員曹軍威，分別為我們帶來了精彩的報告.北京師范大學天文系教授朱宗宏、中科院高能物理研究所研究員張雙南，中科院物理所研究員丁洪作為特約嘉賓，以訪談對話的形式，從引力波的應用到引力波對生物的影響，從引力波領域的未來發(fā)展到中國科研環(huán)境的變化，進行了熱烈的討論.

以下為此次講座的兩位報告人的演講稿，讓我們了解引力波是什么？引力波的成功探測意味著什么？

1　陳雁北教授的演講原文

1.1愛因斯坦相對論中的時空

講到引力波，開始要談到的是時空這一概念. 1905年，愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對論，其基礎在于電磁場理論.在這之前，大家發(fā)現(xiàn)電磁場理論是適于所有慣性參照系的.簡單說來，我有一個手電，它發(fā)出的光以30萬km/s的速度傳播.這個時候，如果我有一輛汽車，它開得特別快，開到20萬km/s.汽車看到的光的速度是多少呢？不是10萬km/s，也是30萬km/s.這是非常奇怪的現(xiàn)象，跟過去大家對速度的理解是完全矛盾的.

愛因斯坦想到的解法是：在研究物理的時候，要把時間和空間放在一起考慮，比如空間的坐標上畫了30萬km、60萬km的格子，時間上畫了1s、2s的格子，光線就沿著30萬km/s的速度傳播.從坐標原點出發(fā)的光線在時空中掃出光錐，在光錐內(nèi)部就是從坐標原點到達的所有范圍，就是坐標原點未來的區(qū)域.不管以什么樣的速度看，只要在光錐內(nèi)部的世界，永遠都是坐標原點的未來.

在光錐外面的世界是不一樣的，比如在60萬km以外，距離現(xiàn)在1s的事件，這個世界在現(xiàn)在的坐標系看來是在坐標原點的未來.但是，如果我有速度非?？斓钠?，在汽車看來，這個事情發(fā)生在現(xiàn)在的坐標原點以前，這就是同時性的相對性.時空的概念可以用來解釋構造一個自洽的電磁波理論.

但是，牛頓的萬有引力是瞬時傳播的，它跟狹義相對論是矛盾的.愛因斯坦在1905年以后開始思考怎么才能把狹義相對論和引力統(tǒng)一在一起.

他的方法是從伽利略的等效原理開始考慮.引力是非常特殊的相互作用，不同的物體在引力場中下落的加速度是一樣的.比如，這個特點對于電磁理論是完全不適用的：不同的帶電粒子在磁場中的加速度完全不同.愛因斯坦看到了這一點，他假定引力是可以由彎曲的時空幾何來實現(xiàn)的.具體地說，愛因斯坦理論中的引力是這樣的：如果一個有質(zhì)量的物體，把它放在時空中，它就會讓時空彎曲.

下圖中的網(wǎng)格就代表了一個彎曲的曲面，其上的線條看起來是彎曲的線，但站在曲面上局部看，反而是最直的一條線.這樣最直的線叫做測地線.如果讓各種不同材質(zhì)的物體都按測地線運動，就可以解釋這些物體在引力作用下的曲線運動，并且可以解釋等效原理.

愛因斯坦提出了愛因斯坦方程來描述這個現(xiàn)象：

公式左邊代表時空的幾何結(jié)構，公式右邊代表時空中的能量和動量的分布.

1916年，數(shù)學家馬上發(fā)現(xiàn)了廣義相對論的第一個解.后來的科學家發(fā)現(xiàn)這個解是一個黑洞.在數(shù)學上，黑洞是一個很簡單的東西，它把時空分成兩部分，黑洞所謂的視界是只能進入沒辦法逃出的曲面，是一個球.在外面只可以進入視界之內(nèi)，從視界之內(nèi)逃不出視界.

把光錐的概念用到黑洞的時空上，我們能看到的現(xiàn)象就是視界把時空分成兩部分——黑洞的內(nèi)部和黑洞的外部.在黑洞的內(nèi)部，光錐的所有部分都是朝著黑洞中心走.在黑洞內(nèi)部，你的未來完全在黑洞里面，不可能到達黑洞的外面.你在視界上，你的未來的邊界在世界上，你還是不能逃出這個視界.在視界外面，當你距離黑洞越來越遠的時候，你的未來區(qū)域里面就有更多的部分可以逃到無窮遠處.從另外一個角度看，所謂的視界，就是黑洞外面能被遠處觀察者看到的時空區(qū)域的邊界.

黑洞還有另外一個性質(zhì)就是“時間停止”.當?shù)厍蛏系穆眯姓邚牡厍虺霭l(fā)到達黑洞附近，如果他到達的是黑洞附近非常非常近的距離，他再回到地球的時候就會發(fā)現(xiàn)地球人的時鐘已經(jīng)過了很長時間，而他自己的時鐘只過了很短的時間，這是時間變慢的過程，在黑洞視界上的時間是完全停止的.

從另外一個角度，物理學家會用嵌入圖的方法表示黑洞.這個曲面可以類比成剛剛看到的網(wǎng)格曲面，只不過這是黑洞外面空間的彎曲的表示.離黑洞越近，這個空間越彎.在黑洞“嵌入圖”上不同的顏色標志著時間流動的速度（本刊網(wǎng)上的電子版為彩圖）.在外面，時間流動是正常的.在黑洞的視界附近，時間流動是停止的.這個圖表示了黑洞附近的時空的彎曲，是非常極端的彎曲.因為時間在這里是停止的，而且視界是只能進不能出.

科幻作品中的黑洞讓大家產(chǎn)生很多的想象.上圖是把黑洞放在星空的背景上，所有的星星發(fā)射的光線被黑洞彎折以后，我們看到非常奇怪的景象.

這些畢竟是數(shù)學上的計算，黑洞真的是存在的嗎？

天文學家已經(jīng)在銀河系的不同部分，甚至在其他星系發(fā)現(xiàn)了黑洞.

在6000光年外的天鵝座X-1的物體，根據(jù)天文學家的觀測，認為是一個含有黑洞的系統(tǒng).他們認為這是一個雙星的系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中有一個非常大的藍巨星，巨星上的氣體在黑洞引力的作用下，逐漸沿著所謂吸積盤的盤狀結(jié)構落到黑洞里面.在這個過程中，因為黑洞的引力很強，這些氣體的速度非?？欤瑲怏w互相摩擦，吸積盤被加熱到10億度以上，它發(fā)出的X射線的性質(zhì)讓天文學家推論出這個黑洞的質(zhì)量是太陽的9倍.天文學上，這叫做恒星質(zhì)量黑洞.

在天文學中有另外一種完全不一樣的黑洞.天文學家通過推算在星系中間運動的星體的軌跡，在銀河系中心也發(fā)現(xiàn)了一個黑洞.1995—2008年期間，根據(jù)在銀河系中心周圍運動的星體的軌道，可以推算出中間有一個400萬倍太陽質(zhì)量的黑洞.天文學家發(fā)現(xiàn)，在很多星系的中心都有這樣所謂的超大質(zhì)量的黑洞.

黑洞是廣義相對論的重要推論，天文學家用種種方法判定了有些很可能是黑洞的物體.

1.2廣義相對論的另一個推論——引力波

1916年，愛因斯坦在他的方程中發(fā)現(xiàn)了所謂的弱引力場下的解，這個解便描述了引力波.從類比的方法來看，引力波很相似于水面上的波動.當水面震蕩的時候，它的震蕩會以水波的形式傳播出去.類似的，時空幾何的振蕩也會由引力波的形式傳播.不同的是，在愛因斯坦方程中，引力波是按照光速傳播的.

引力波對物質(zhì)的作用是怎樣的？可以類比水波的圖象.水波有一個波長，考慮在半個波長以內(nèi)的浮在水面上的船.這些船隨著水波上下運動，距離比較近的船，它們由水波導致的高度差就比較小，而距離比較遠的船，由水波引起的高度差就比較大.

引力波也是很類似的現(xiàn)象，兩個自由下落的物體，當引力波入射的時候，這兩個物體之間的距離會產(chǎn)生變化.產(chǎn)生距離變化的比例是引力波的振幅h.也就是說，距離為L的兩個物體，在引力波入射時，它們的距離變化大約是Lh.只要在波長以內(nèi)，它們的距離越遠，引力波導致的距離變化就越來越大.

更詳細地說：引力波是一個橫波，它影響的是跟引力波傳播方向垂直平面之內(nèi)的距離.沿著引力波方向的距離是沒有變化的.

垂直于引力波傳播方向的平面上的物體，它們之間的距離會按一定規(guī)律變化.物理上說引力波有兩個偏振，也就是兩種不同的模式.這些物體本來是一個圓環(huán)上，當引力波入射到達垂直屏幕的時候，這些圓環(huán)上的物體在一種偏振下是按照這種模式振蕩.在另外一種模式，是側(cè)的45°的模式.

引力波的數(shù)學發(fā)現(xiàn)以后，大家就考慮，引力波的物理效果是否可以被觀測到？通過愛因斯坦的計算，他認為引力波是非常難產(chǎn)生的現(xiàn)象.產(chǎn)生足夠大的引力波需要非常大質(zhì)量的或者是非常高能量的物體以非常快的速度運動.

舉例來講，人類能制造的最大的能量加速度可能就是氫彈的爆炸.這是歷史上最大的一顆氫彈的爆炸.把它的能量全部轉(zhuǎn)化成動能，這個動能用來輻射引力波.可以發(fā)現(xiàn)在爆炸附近1m處的物體的引力波的振幅是10-27，是非常微小的現(xiàn)象.連氫彈爆炸都不能產(chǎn)生足夠大的引力波，這就說明引力波是很難在地面上產(chǎn)生的物理現(xiàn)象.如果地面上兩個人的距離是1m，他們兩個人的距離變化是10-27m.

但是，這也沒有阻礙美國科學家韋伯在20世紀60年代進行的實驗.他的目標并不是地面上產(chǎn)生的引力波，而是天體物理中的物體產(chǎn)生的引力波.他用所謂的共振法，用一個鋁棒，它本身有一個共振頻率.如果引力波是以共振頻率入射，共振頻率的引力波就會導致鋁棒的振蕩.他想通過檢測裝置探測到鋁棒的振蕩.

在韋伯的實驗中，號稱探測到了很多引力波的信號.但是，他的實驗有兩個問題：一是沒有辦法重復，二是他探索到的信號也沒有天體物理的適當原因可以解釋.所以大家普遍認為他的引力波探測是沒有成功的.然而，他開創(chuàng)了引力波探測領域.

在20世紀70年代，有人發(fā)明了另外一種測量引力波的方法，用激光干涉的方法來測量.激光打到一個分束鏡，分成兩束，沿著很長的距離傳播以后，在鏡子上分別反射，打回到分束鏡上.如果兩束的臂長一樣，這兩束打回來的光會在分束鏡上合成一束從入射口回去，另外一口是沒有光的.但是，如果有引力波，鏡子的位置改變，此位移就會導致兩束返回的光在分束鏡上的相位有所變化，導致在沒有光的口會產(chǎn)生信號光.把信號光檢測出來以后，就可以探測出引力波.這種方法的好處是可以使臂長變得很長，越長就越可以放大引力波導致的鏡子的運動.光學方法本來就是有益于精密測量的方法.

20世紀90年代，美國國家科學基金會資助了世界上第一個大規(guī)模的引力波探測項目，即LIGO.LIGO有兩個非常大的探測器，一個在Livingston，一個在Hanford.

干涉的靈敏度，對鏡子位置的測量達到10-18m.怎么形容呢？如果考慮頭發(fā)絲的細度是10-6m，降低1萬倍就變成氫原子是10-10m，再減少10萬倍，就是氫原子核，是10-15m.最后得出的結(jié)論，這個長度是氫原子核大小的1/1000，是非常靈敏的儀器.既然可以測到這么靈敏的位移變化，就要保證沒有其他因素可以導致比這個大的干擾信號.一個必要條件是將光干涉系統(tǒng)放在非常高的真空里，防止氣體分子對激光傳播的影響導致虛假的信號.另外就是要把反射光的鏡子懸掛起來，把鏡子和地面的振動完全隔離開.這樣就可以形成靈敏度非常高的引力波探測裝置.

利用這個裝置，在2015年9月14日，我們用這兩個探測器分別發(fā)現(xiàn)了兩個時間為0.2s的引力波事件.這個圖（本頁第3幅圖）是將兩個信號以0.7ms的時延錯位以后，發(fā)現(xiàn)它們的波形也在很大程度上吻合.

從波形中分析出這個事件是由兩個黑洞碰撞而導致的.它們兩個的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的36倍和29倍，最后形成的黑洞質(zhì)量是太陽質(zhì)量的62倍.通過波振幅的大小可以推算出這個事件離地球的距離是13億光年.通過這個波形，也對廣義相對論的推論進行了初步檢驗.

這次觀測的數(shù)據(jù)是從2015年9月到2016年1月觀測數(shù)據(jù)的一部分，還有很大一部分是需要處理的，期待著有更多的雙黑洞碰撞事件.

在統(tǒng)計學意義上，單位宇宙體積中，單位時間碰撞事件發(fā)生的概率是一定的.把儀器的靈敏度提高，可以看到宇宙中更遠位置上的雙黑洞，看到更大的體積中的所有的雙黑洞的碰撞.只要把靈敏度提高2倍，就可以把觀測體積提高到8倍.這樣雙黑洞事件出現(xiàn)的概率就會提高8倍.

以這次事件為基準，假定3個月可以出現(xiàn)1次雙黑洞事件.當儀器達到設計靈敏度的時候，靈敏度是現(xiàn)在的2.5倍左右，10天就可以看到1次雙黑洞.

科學家們也著手設計下一步的探測器，它有可能比第二代探測器的靈敏度強3～10倍.這種情況下，可以觀測到很多雙黑洞的碰撞事件.這樣就可以更精確地測量雙黑洞的信號，更精確地研究宇宙中黑洞的分布，是對物理和天文學研究的新方法.

除了LIGO以外，世界上還有其他的探測器，這對于協(xié)同觀測是很重要的.GEO是600米的探測器，VIRGO在一兩年以后將達到跟LIGO一樣的探測器.日本的KAGRA也是3km的探測器，也會在三四年之內(nèi)達到一定的靈敏度，可以形成世界的觀測網(wǎng)絡.

最近印度政府也批準了LIGO印度項目.在不遠的將來，印度也將會有一個地面的引力波探測器.全球的網(wǎng)絡可以對信號進行定位，而且會提高雙黑洞觀測的準確度和清晰度.

除了雙黑洞的碰撞過程，地面引力波探測還可以探測各種各樣的天文事件，比如雙中子星的碰撞過程.中子星也是很致密的星體，是很大質(zhì)量的恒星燃燒盡以后形成的黑洞.比較大的星體演化的末態(tài)就是中子星.在LIGO看到雙中子星碰撞的過程，這對我們理解中子星的結(jié)構探索伽馬射線暴的根源是有指導性的.另外，旋轉(zhuǎn)的單個中子星，如果它不完全是球形的話，也是會發(fā)出引力波的.

在LIGO還可以探索宇宙弦系統(tǒng)，是早期宇宙中有可能形成的拓撲缺陷，能量分布呈不均勻的脈動的弦狀結(jié)構.最后也可能對宇宙大爆炸開始時產(chǎn)生的原初引力波背景進行探索.

除了地面引力波探測，未來還會進行多波段引力波天文學的研究，比如歐洲的愛因斯坦探測器是第三代的引力波探測器，可以覆蓋1 Hz～10k Hz.空間引力波探測可以探測到0.1m Hz～ 1Hz之間的引力波，可以觀測到星系中心超大質(zhì)量黑洞碰撞的過程.這對于星系的形成演化是非常重要空間探測，引力波是研究宇宙的另外一個重要方式.還有一種是用脈沖星定時的方式.脈沖星是一些中子星會發(fā)射出非常穩(wěn)定的電磁信號，如果到達地球的時候有微小的偏差有可能是因為引力波導致的，它也可以探測超大質(zhì)量黑洞并合的過程.最后就是在微波背景上測量宇宙大爆炸時的引力波背景形成的遺跡.

今天的引力波探測只是一個起點.在未來，我們會有多波段的引力波探測，說明今天的引力波探測不但是廣義相對論和黑洞的直接驗證，也可以說是新的天文學觀測手段.

如果回顧一下這次事件，是兩個距離地球13億光年的黑洞傳播到了地球，信號的靈敏度是10-18m，信號長度只有0.2s.我自己是研究引力波方向的，看到這個引力波信號時也是感覺到非常不可思議的.

2　曹軍威研究員演講全文

陳雁北教授把引力波的探測、原理、實驗這些部分都給大家做了非常系統(tǒng)的介紹.下面，我將結(jié)合我們參與引力波探測工作的實際工作，簡單介紹一下數(shù)據(jù)分析這部分.

在LIGO天文臺控制室里，天文臺的實際情況、靈敏度曲線、突出事件的信息可以實時地反映在控制室里.這個被我們叫做在線的數(shù)據(jù)分析.另外還有離線的數(shù)據(jù)分析，需要大量的計算機、大量的存儲分布在世界各個研究機構，大家共享資源.

上圖就是我們探測到的數(shù)據(jù)信號，在頻域里是非常清晰的，那么這個信號在數(shù)據(jù)分析中是什么樣的過程呢？

事件發(fā)生在2015年9月14日.第一條信息是2015年9月14日5點54分，在信號發(fā)生3分鐘以后，我們的在線程序流水線探測到了這個信號.這個流水線我們叫做Coherent Waveburst，c WB流水線，可以很簡單地在線測量信號能量.如果兩個天文臺有這樣的一致性，就把這個事件作為候選事件拿出來.在3分鐘之內(nèi)，cWB這個沒有模型的流水線就拿到了這個信號.

清華大學的團隊參與到cWB的流水線工作，我們用GPU技術加速了cWB的運行效率.具體來說，就是我們把程序拿來，會看到程序有很多部分組成，我們把加速最好的部分拿出來，可以將運行效率提高10倍，或者更高.

除了沒有模型的流水線，還有一些流水線，比如下面這張圖是我們叫做CBC流水線，可以通過一些模型比對數(shù)據(jù).

事件在分析中是非常顯著的，信道比達到23以上，標準的西格瑪值達到5以上，可以認為是一種天文發(fā)現(xiàn).無論是沒有模型的分析，還是有模型的分析，最后都達到了這樣的顯示度.

一種計算方法，我們沒有其他數(shù)據(jù)，只能用一個月的數(shù)據(jù)作為背景，分析這個信號跟背景對比以后是什么樣的關系.一種是把信號放在背景里做出一個背景，是綠線.一種是把信號拿出去再做一個背景.這樣兩種不同的計算方式對于我們判斷是否為一個信號起到了重要作用.還好的是在這種發(fā)現(xiàn)里無論是哪種方法，這個信號都是非常突出的.我們對這種系統(tǒng)誤差的方法進行了一定討論.

還有一個工作，同樣用GPU的方法對有模型的流水線進行了加速.這個工作是我們跟西澳大利亞大學一起開展的.這個流水線在在線的時候沒有看到信號，原因是在線的時候在搜索更小質(zhì)量的雙星系統(tǒng).他們在離線驗證了信號的信噪比確實是非常突出的.我們用GPU加速流水線，可以將處理速度提高到50多倍，目前已經(jīng)提高到120多倍.

另外一個大家問得比較多的問題，現(xiàn)在儀器的靈敏度達到何種程度，能夠探測到引力波信號.實際上在很長的時間內(nèi)探測不到引力波信號.這個時候數(shù)據(jù)分析的工作就是分析噪聲，這些噪聲來源在哪兒？通過分析這些噪聲的來源，比如一架飛機飛過、火車開過都有可能影響探測器的動作.通過噪聲分析，可以提高儀器的靈敏度，這也是數(shù)據(jù)分析的貢獻.

我們是采用計算機人工智能方法進行噪聲分析，分析各個不同信道數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)程度.如果一個信道跟引力波信道的關聯(lián)性特別強，說明這個就不是引力波信號，而是由關聯(lián)信道的干擾導致的.由此我們就可以用關聯(lián)信道的事件否定是引力波信道的事件.這個過程中需要進行大量的數(shù)據(jù)比對和關聯(lián)分析，不一定是一個信道之間的關聯(lián)，而是很多信道之間的關聯(lián)，這個關聯(lián)關系的分析是計算機更有優(yōu)勢的.這是從我們自己專業(yè)的背景，從數(shù)據(jù)出發(fā)做數(shù)據(jù)而得到的研究結(jié)果.

我們還參與到了引力波數(shù)據(jù)的計算平臺工作.雖然引力波的數(shù)據(jù)量沒有高能物理那么大，但也是PB的量級.在LIGO科學合作組織中有各個站點的集群計算機，有幾萬的CPU、多達幾PB的數(shù)據(jù)分散在世界各地，全世界有幾百名科學家要訪問數(shù)據(jù).這是我們參與的平臺.

還有一項工作是我們跟澳大利亞的合作.全球網(wǎng)絡是未來一個非常重要的方面，它可以提高探測的精度和定位的精度.比如說，我們跟澳大利亞做了這樣一個預言，如果澳大利亞有這樣一個天文臺，精度可以從左邊這張圖變成右邊這張圖，如果每個點來源是從這兒的，是可以比較精確地來預測這樣的來源，而不僅僅只是一個來源區(qū)間.

我們在《中國科學》上有一個專刊，如果大家對詳細信息感興趣，那里面有4篇綜述性文章.我們只是LIGO科學合作組織的成員之一，組織中有幾十個單位、幾百位科學家參與，他們當中有一部分是做儀器的，更多的是做數(shù)據(jù)分析工作的.

我們非常有幸參與到這次發(fā)現(xiàn)，2016年2月11日宣布這個發(fā)現(xiàn)的時候，我們也非常自豪有機會可以見證這個歷史.多年以后，面對浩瀚星海，遠航的星艦文明將會回想起2016年2月11日，人類公開宣布首次探測到引力波信號的那個遙遠夜晚.

3　結(jié)語

麻省理工學院校長賴夫在新聞發(fā)布會之后說道，“基礎科學是辛苦的、嚴謹?shù)暮途徛?，又是震撼性的、革命性的和催化性?沒有基礎科學，最好的設想就無法得到改進，‘創(chuàng)新’只能是小打小鬧.只有隨著基礎科學的進步，社會也才能進步.”雖然LIGO的探測能力還是有限，但引力波為人類探索宇宙打開了一扇全新的窗口.隨著科學技術的不斷進步，引力波將會逐步應用在人們的生活和國防領域，相信引力波天文學時代即將到來.

（本文經(jīng)陳雁北教授和曹軍威研究員同意授權發(fā)布）

［1］ Gravitational waves detected 100 years after Einstein，sprediction［EB/OL］［2016-03-15］.https：//www.ligo.caltech. edu/news/ligo20160211

［2］ AbbottBP，etal.Observation of gravitational waves from abinary black hole merger［J］.PRL2016，116，061102

GRAVITATIONAL WAVES：RIPPLES IN SPACETIME

Liu Guoqing
（Department of Physics，Tsinghua University，Beijing 100084）

Gravitational Waves（GWs）are perturbations of spacetime which propagate at the speed of light.The existence of GWs is one of the greatest predictions of Einstein，s relativistic gravitational theory.On September 14，2015 the two detectors of theLaser Interferometer Gravitational-Wave Observatory simultaneously observed a transient gravitational-wave signal.This is the first direct detection of gravitational waves and the first observation of a binary black hole merger.Two professors will decrypt the details of gravitational waves based on their research wok.

gravitational waves；black holes；laser interferometer

2016-03-11

劉國卿，女，博士，主要從事科研管理及科普宣傳工作. liuguoqing@tsinghua.edu.cn