引力波是谁发现_引力波是电磁波吗_引力波的应用有哪些

　　在物理学中，引力波是指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年，爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果，因为它引入了引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下，引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中，因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。

　　各种各样的引力波探测器正在建造或者运行当中，比如 advanced LIGO（aLIGO）从2015年9月份开始运行观测。可能的引力波探测源包括致密双星系统（白矮星，中子星和黑洞）。

　　引力波是谁发现

　　引力波的发现时间：在2016年2月11日，LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器，已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。

　　而就在昨天，2017年10月16日，全球多国科学家同步举行新闻发布会，宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。这张由美国国家科学基金会、美国“激光干涉引力波天文台”、索诺玛州立大学和A.Simonnet提供的效果图显示的是两个合并中的中子星。

　　仅仅在LIGO观测到引力波信号后的1.7秒，美国费米太空望远镜探测到名为GRB170817A的伽马射线暴。“费米几乎在同一时间观测到伽马射线暴，让我们更加兴奋，也更有紧迫感。”加州理工学院LIGO数据分析小组负责人艾伦·温斯坦教授回忆说。

　　LIGO和费米在遇到强信号时，会自动向天文界发送警报。这是一场与时间的赛跑，世界范围内的望远镜后续观测随即启动。大约11个小时后，位于智利的斯沃普望远镜率先观测到此次信号的光学对应物——位于一个叫NGC4993星系的双中子星系统。

　　基于AST3-2独立收集到的数据，科研人员还计算出，此次两颗致密中子星合并的过程共抛射出超过3000倍地球质量的物质，这些物质携带有巨大能量，抛射速度达到0.3倍光速。

　　引力波也被称为“时空的涟漪”。1916年，爱因斯坦基于广义相对论预言，剧烈的天体活动会带动周围的时空一起波动，这就是引力波的由来。此后百年间，科学界一直在寻找引力波的存在。此前，人类已经发现4例由双黑洞合并产生的引力波。

　　

　　引力波是电磁波吗

　　不是。

　　电磁场是电磁相互作用的效应，引力波是引力的效应。

　　电磁波表现为电磁场的振动的传播，引力波表现为时空尺度振动的传播。

　　电磁波的微观形式是光子（自旋为1），引力波的微观形势是引力子（自旋为2）。

　　

　　引力波的应用有哪些

　　在可预见的未来，引力波应用仍然是天文观测。由于引力波的产生需要很极端的条件，人类活动无法产生任何（能够被观测到的）引力波。

　　引力波天文学是继电磁波，中微子之后的一扇全新的窗户，也是天文观测的最后一块空白。引力波的特点使它可以提供其它手段无法获得的信息。引力波是机械运动产生的波，它反映的是质量分布的变化；由于万有引力是所有相互作用最弱的，这一方面导致引力波极端难以产生和探测，另一方面也赋予了它最强的穿透力，甚至强过中微子。这些特点使它可以用于以下场合：

　　1、黑洞合并

　　黑洞合并是重要的天文现象，也是公认的最强的引力波源，特别是星系合并带来的核心巨型黑洞的合并。理想状态下黑洞只是一个强引力源，因此黑洞的合并只会辐射引力波。实际中由于黑洞会吸积星际物质产生电磁辐射，我们可以通过电磁波（主要是X射线）间接观测黑洞合并的事件，但这种手段提供的信息很有限（只能告诉我们有两个黑洞合并了，不能告诉我们它们怎么合并）。

　　这几年随着计算相对论（Numerical Relativity）的发展，人类对黑洞合并可以进行比较准确的模拟，并预言了一些现象，比如引力辐射的能量，黑洞角动量的进动，以及Black hole recoil（不会翻译，大概是两个黑洞合并通过辐射引力波获得极高的反冲速度，达到每秒5000千米）。如果能对引力波的波形进行分析，我们可以验证这些预测，进而验证广义相对论，同时还能对星系的演化有更深的认识。

　　2、超新星爆炸

　　超新星爆炸也是引力波理论上的重要来源。尽管超新星可以很容易通过电磁波，中微子观测到，引力波可以提供一些独特的细节。由于引力波只反映了质量分布的变化，我们可以获得超新星物质运动的宏观信息。引力波可以轻易的穿透恒星的外层物质，几乎不发生衰减和畸变，我们可以了解超新星内部的情况。这些对天体物理，恒星演化有着极其重要的意义。

　　3、中子星—中子星/黑洞碰撞

　　中子星—中子星和中子星—黑洞的碰撞目前还没有被天文观测所证实，尽管理论认为它们是短伽马射线暴的来源。如果我们能在短伽马射线暴的同时探测到相关的引力波信号，这将会证实中子星与伽马射线暴的关系，同时大大推进相关领域的认识。

　　由于强相互作用的复杂性，人们对中子星的内部构造仍然缺乏认识。目前仍然缺乏好的中子简并态物质的状态方程（Equation of state，描述物质温度，压强与密度的关系式，如理想气体状态方程），如果能分析中子星与中子星或黑洞碰撞的引力波的波形，我们可以更好的修正状态方程，从而促进量子色动力学（描述强相互作用的理论）的发展。此外不少理论认为中子星的碰撞是宇宙中重元素（如金，铀）的主要来源，对中子星碰撞的深入了解可以促进元素合成理论的发展。

　　4、宇宙大爆炸早期，暴涨过程

　　目前人类对宇宙早期的认识主要来自宇宙微波背景辐射（CMB）。然而早期的宇宙是高密度的等离子汤，对电磁波不透明，因此CMB只能反映宇宙诞生38万年之后的事。然而，由于引力波有极强的穿透性，可以畅通无阻的穿过早期的等离子汤，因而可以记录宇宙大爆炸早期的事件，如暴涨。科学家相信存在这样的“引力波背景辐射”，即原初引力波（primordial gravitational wave）。

　　值得一提的是，2014年闹得沸沸扬扬的BICEP II就是关于原初引力波的。尽管该实验最后被否定了，但精度更高的BICEP III已经上线。如果能发现原初引力波，可以极大的促进宇宙学，量子引力等理论的发展。

　　需要说明的是，由于大部分引力波源产生的引力波的波长很长，而且受制于观测手段，引力波观测只能分析波形，而不能进行成像。也就是只能“听”不能“看”。我不知道未来能不能对引力波进行成像。