日志
书承上回，上文书提到您对广义相对论正确性的担心。也难怪，如此颠覆传统观念的理论确实需要铁的事实去力挺它。不过，您把心放肚子里吧，迄今为止众多的实验都肯定了它的正确性，一些牛顿理论解释不了的现象它能圆场，一些它的预言也得到了证实。接着上回里刚刚对引力的曲率性质进行过解释的热乎劲儿，先给大家说说广义相对论的一个重要预言——引力波。
估计您听到这名字就已经晕了，觉得太玄乎。咱不着急解释这是个啥波，先看看我们平时常见的波。众所周知，我们听到动听的歌声，是因为随空气传播的声波；我们往平静的水面投掷石块儿，就会看到从中心向四周传播的水波；而我们听电话，用雷达搜索飞机靠的是电磁波。这么些不同种类的波其共同点就是“移动变化”，声波和水波靠的的物体的摇摆震动，电磁波则来自于电磁场的变化。类比这些机理。下面咱们看看引力场会给我们带来什么样儿的惊喜。
还是把我们的空间看成那张橡皮膜，重物的存在导致橡皮膜发生弯曲形变。如果这个重物重量发生变化或者位置发生移动，则橡皮膜的形变部分就会跟着它做相应的改变和移动，等于说是引力场的变化，导致了空间的弯曲形变跟着变化。那么橡皮膜这种因为形变发生转移变化的现象，是不是很像一种类似于水波的波动的情形？在广义相对论里，我们就称这种波为引力波。为了更形象点儿，给大家一幅模拟的引力波的图片：
这张图刻画了两个黑洞相互缠绕过程中，因为黑洞始终处于变化状态，附近的时空也跟着发生变化，从而不断散发出引力波。引力波在传播过程中会带走系统的能量和角动量，这里的能量是指跟质量直接挂钩的，质量越大，块头儿越大，能量就越多，角动量就是用来描述物体转动的程度：比如转动轴的方向冲着哪儿啊，转的快不快啊。由于损失了这些东西，俩黑洞转的力气变小了，也就没有那么大的能力维持原先的轨道了，自然会相互靠近一点儿，因此系统的轨道半径会不断减小，周期越来越短（可以结合中学学的圆周运动，和天体的开普勒定理理解）。令人振奋的是正式靠着对此类系统的观测研究，科学家小约瑟夫.泰勒和拉塞尔.赫尔斯成功地运用广义相对论分析了PSR 1913+16双星系统的周期变化，并于1993年获得了诺贝尔物理学奖。这也是历史上首次间接地证明了引力波的存在，印证了广义相对论的正确性。其实啊，抛开离我们远之又远的黑洞不说，我们周围时时刻刻都存在着引力波，我可没有瞎说啊，比如我们走路，说话等等一切运动都会带给我们周围引力场的微弱变化，而且这个变化始终在不断的变更着，自然就不停的引起我们周围时空弯曲程度的改变，产生引力波。只不过这种变化太微乎其微，以现在的科技水平根本就探测不到这种程度的引力波。
因此，要想直接观测引力波，就得从引力波最基本的性质——时空曲率的改变入手，只要我们能观测到时空弯曲程度的改变，就可以说是直接观测到了引力波。可是如何才能看到我们周围时空的弯曲程度在变化呢？这是个好问题，这也正是目前国际上研究的热门课题。还记得我在头回书里解释的弯曲空间的测量距离的问题吧，要测时空的曲率，测量时空两点的距离就是最直接的办法。而且，我们还得要关注那些因为天体剧烈变化而引起的时空曲率强烈变化的波源，否则曲率改变太小，我们现在的科技水平根本测量不出来也是徒劳。根据上面所述的基本思想，人类设计了一系列的探测器，其基本原理可以用下面的一幅图来说明：
引力波没有来之前，黄绿两个小人之间的距离尚且用一条直线段来测量，引力波传播到以后就会引起二者之间时空曲率的变化，弯曲程度的改变告诉我们用来测量两人之间距离的直线段会跟着变成曲线，引力波到来前后两次测量的距离肯定会不相同。我们可以通过测量这个改变量来证实时空曲率的改变，从而在直接意义上探测到引力波，具体详细情况可参看我转载过的一篇博文《倾听宇宙的声音》。不过迄今为止，由于技术尚未完全成熟，还没有成功直接观测到，但我相信用不了多久，咱们会看到它的。除了引力波的预测，广义相对论还有其他一些名留青史的功绩。
欲知后事如何，且听下回分解。
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