引力波撞擊地球之後留下時空記憶，科學家：有戲了

引力波是科學史上最重要的發現之一，所謂引力波一般是指時空彎曲中的漣漪。巧的是，早在數十年前，愛因斯坦已經基於廣義相對論預言了引力波的存在。不得不說，愛因斯坦是當代最偉大的科學家之一。

引力波

在2016年2月11日，LIGO科學合作組織和Virgo合作團隊宣佈他們已經利用高級LIGO探測器，首次探測到了來自於雙黑洞合併的引力波信號。這是引力波的重要發現，開啓了人類探索時空的新進程。引力波以時空波紋的形式在宇宙中傳播，而時空波紋是由一些可能發生的最劇烈的事件所產生的。

有了像激光干涉引力波天文臺(LIGO)和室女座這樣的設備，我們現在可以探測到那些撞擊地球的最強烈的漣漪。科學家表示引力波通過時，會留下一種時空記憶，會造成時空的永久彎曲，我們現在也即將能夠探測到這種現象，這將使我們對引力的理解達到一個新的高度。

而愛因斯坦的廣義相對論已經有一個多世紀的歷史了，它仍然是我們目前對引力如何運作的主要理解機制。在廣義相對論中，空間和時間被合併成一個統一的框架，稱爲時空。這個時空不僅僅是一個固定的階段，它還會隨着物質和能量的存在而彎曲和彎曲。

時空的彎曲、翹曲和彎曲可以告訴物質如何運動。在廣義相對論中，從光的碎片到高速飛行的子彈，再到爆炸的宇宙飛船，一切物體都想沿直線飛行。但它們周圍的時空是扭曲的，迫使它們都沿着彎曲的軌跡前進，就像試圖以直線穿過山口，但卻要沿着地形的峰巒和山谷前進。而我們所稱的“引力”是所有時空扭曲的結果，移動的物體別無選擇只能跟隨周圍時空的彎曲和波動行進。不過和其他可彎曲的表面一樣，時空不只是彎曲，它還會振動。

舉一個例子，如果你站在蹦牀上，你會把蹦牀弄彎。如果有人試圖在你附近的蹦牀上行走，他們會感受到你的“重力”效應，被迫沿着一條彎曲的路徑走。但在離你足夠遠的地方，他們甚至不會注意到你的引力影響。但如果你開始在蹦牀上跳上跳下，你會發出波浪和震動，它們會不由自主地被你的動作所影響。

回憶過去

到目前爲止，我們的引力波天文臺LIGO和Virgo已經觀測到了幾十個災難性的事件，包括大質量黑洞和中子星的合併。這些事件產生的引力波在宇宙中傳播，遲早會撞到地球。當它們這樣做的時候，它們會非常輕微地移動物體。也就是說，你正在被來自數十億光年外的劇烈事件的引力波輕輕擠壓和拉伸。

不過你可能認爲一旦引力波過去，事情就結束了，就像一艘破船在海灘上撞到你，衝到岸上。但是重力不一樣，而引力波更棘手。幾乎任何一種運動都會引發引力波的產生，從相互碰撞的黑洞到你揮舞的手。甚至引力波本身。

當引力波在時空中波動時，它們成爲新的引力波的來源，而新的引力波的來源將再次產生新的引力波的來源，無限循環下去。每一代新波都比上一代弱，但這種效應逐漸形成科學家們所稱的時空“記憶”，在引力波經過後留下的永久的時空扭曲。換句話說，當引力波席捲你的時候，你不只是暫時的拉伸和擠壓，你會被永久地拉伸。

展望未來

由於引力波產生的引力波是如此的微弱，我們還沒有發現這種時空“記憶”的任何證據，但它應該在那裡，潛伏在LIGO和Virgo所獲得的數據中。我們應該看到的是，在確認的引力波事件發生很久之後，探測器的位置纔會發生持久的變化。

最近，一組天文學家研究了怎樣才能最終看到引力波的記憶。由於每個個體的檢測只留下了一個令人難以置信的薄弱記憶，我們將無法看到這樣的現象一個接一個。相反，我們必須將多個事件加在一起，以建立表示檢測所需的證據。

我們需要多少個事件？研究人員預測，我們需要記錄大約2000個獨立的黑洞合併，才能發現引力波留下的永久記憶。但是這樣的探測不會很快發生，不過隨着下一代的引力波天文臺有望每天收集大約10個事件，在一年內就能找到這樣的記憶。

如果我們從廣義相對論得到的預測是正確的，那麼這種永久的時空記憶應該存在。如果我們在幾年的尋找之後沒有發現任何東西，我們將不得不重新認識我們對重力的理解，看看我們是否忘記了什麼，然而這可能需要很久的時間。

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