引力是如何产生的？

引力是什么，人类思考这个问题长达2000多年了。要讲明白这个宏大的命题，我们先从一个传统的争论入手，以便同学们热热身。

牛顿和爱因斯坦的引力之争

牛顿发现万有引力后，从名字大家应该可以理解到，引力不用管如何产生，因为它“万有”！上帝只需要在最初一刻推动一下天钟，宇宙星辰就在牛顿的宇宙中恒久不变的运动了。简单的说，大家普遍认为引力无处不在，而且传播是不需要时间的。

爱因斯坦不信这个邪，“只有真空光速不变才是唯一的绝对！其他一切都可以改变！”在广义相对论的宇宙中，空间被掰弯，时间被拖慢，引力自然也不例外。按“相对论”的高逼格引力被重新表述：质量发生变化，导致时空结构改变，时空结构的变化将以“波”的形式传播。

简单的说：引力以光速传播。这就是引力波的概念。

初判高下：宇宙双星系统实验

按照牛顿的经典物理：两颗质量不变的星星，相互绕着旋转，轨道半径是不会有任何变化的。

但按照相对论引力波的理解，两颗旋转的星星，忽远忽近，使得引力忽大忽小，并以光速对外传播，这种“引力辐射”使双星的能量不断降低，进而导致双星运行轨道变短。

这就好办啦，宇宙早就为我们准备了一个完美的“引力实验室”——脉冲双星。

1974年阿雷西博射电望远镜发现了一对脉冲双星，编号PSR1913+16，按照引力波的预言，这对脉冲双星因为引力辐射损失能量，应该会导致公转周期每年减少百万分之75秒，并在3亿年后合并。

天文学家持续进行了多年的观测，最终，根据脉冲变化规律计算得：公转周期每年减少百万分之76±2秒，半长轴每年缩短3.5米，与相对论预言极其吻合！

这是首次对广义相对论最精确、最全面的检验！第一回合，爱因斯坦获胜。

引力波直接测量原理

脉冲双星虽然提供了有力的间接证据，但毕竟不是直接测量。大家一合计，不如来一次面对面测试吧。

引力波探测的原理异常简单。前后放两块板，如果引力是瞬间传播的，那么这两块板会同时感受到引力，同时产生轻微的位移，两者间距不会有变化。如果引力是光速传播的，那么前面的板先感受到引力，先产生位移，此时后面的板尚未感受到引力，所以两块板的间距就会发生变化。

简而言之：如果好端端的两块板，突然平白无故的移动了一下，我们就认为探测到了引力波。

爱因斯坦的胜利：LIGO

道理不复杂，做起来可一点不简单！引力波引起的移动，可能只有千分之一质子大小的距离。我们要测量到这种尺度的位移，才能有本事揭开引力波之谜，不说了，上硬菜——激光干涉引力波天文台（LIGO）！

先把一束激光分成2束，按相互垂直的方向发射出去，在各自顶端放一个反射镜。每个管道长4km，激光来回反射50次，最后两束激光形成干涉条纹。当引力波经过时，两个反射镜会先后受到干扰，先后产生位移，间距也就变了一下，干涉条纹就会发生变化。

为了信号的可信度，特别在远处再造一个一模一样的装置，两台LIGO相距3000km。这样可以避免任何地球本身的振动，对测量产生影响。而来自十几亿光年之外的引力波，哪怕是相距3000万km，引力场也是非常均匀的，两台LIGO的测量波形将完美吻合。

美国总共花费5.6亿美元，耗时16年，终于得到了如下的成果：

这个引力波来自十几亿光年之外的两个黑洞相撞，两颗黑洞的初始质量分别为14.2颗太阳和7.5颗太阳，合并成了一颗20.8倍太阳质量的黑洞，亏损的0.9颗太阳质量以引力波的形式释放到宇宙空间。如此巨大的能量，让我们目睹了0.25秒的琴弦扰动。

胜利属于爱因斯坦的宇宙。

引力到底是什么？

引力，仿佛亘古不变，不可屏蔽，不会转向，执着的以恒定光速向外传播，和其他三种基本力完全不同。

引力也是目前为止我们这种三维空间生物超越时空的唯一希望。例如，面对黑洞，时空物理规律都被破坏，唯独引力一如既往向外传播，连黑洞都被它无视。

可惜，原理机制仍旧是瞎。但好歹爱因斯坦为我们指明了方向。

结语

我们好像知道了很多，其实我们或许根本一无所知。能够触摸到宇宙最深奥秘的边缘，人类必须全力以赴。

我是猫先生，感谢阅读。