猫猫小格格
2017年诺贝尔物理学奖授予了雷纳-韦斯(Rainer Weiss)，巴里-巴里什(Barry Clark Barish)和基普-索恩(Kip S Thome)，以表彰他们对LIGO探测装置的决定性贡献以及探测到引力波的存在。
大部分中国人最早听到“引力波”这个词应该是在去年春节期间（2016年2月11日）。LIGO（美国引力波观测站）当天宣布人类首次探测到引力波。很多人虽然对引力波这个概念没有感觉，但对“首次”却很敏感。于是大家迅速被科普了这句话：“引力波的发现证明了爱因斯坦的广义相对论是正确的”，至于为什么这么说，似乎没有多少人关心。
那么什么是引力波？它和广义相对论有什么关系？1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，次年他老人家首次预言了引力辐射（引力波）的存在：当有质量的物体在空间的分布发生一些特定的变化时，这种变化会引起时空的波动，并向外辐射能量，这就是引力波。因此引力波也叫时空的涟漪。
更加通俗的说法是：任何两个物体之间都存在引力。引力的大小与物体的质量成正比，与距离平方成反比。如何理解两个天体之间的引力？爱因斯坦的广义相对论把引力归咎为时空的弯曲。何谓时空弯曲？我们可以把时空形象地简化为一张蹦床。没有任何扰动时，蹦床（时空）是平坦的。如果上去一个人，蹦床（时空）就会发生弯曲。上去的人越胖，蹦床（时空）弯曲得越厉害。可是对于蹦床上的微小生物（类比于宇宙中的人类）来说，由于它们随着蹦床一起弯曲，而且这种弯曲实在是太微小了，所以他们（我们）根本无法感知这种弯曲。如果蹦床上的人跳起来，蹦床（时空）就会开始震动，这种震动就是引力波。如果还不明白的话，不妨想想把一个石头丢进水中时，水面的涟漪。
2015年9月14日LIGO首次观测到的引力波来自于13亿年前两个黑洞的合并。两个分别为36和29个太阳质量的黑洞，并合成为62个太阳质量黑洞，双黑洞并合最后时刻所辐射的引力波的峰值强度比整个可观测宇宙的电磁辐射强度还要高十倍以上。不过这一事件的发生地离地球实在是太遥远了，在LIGO长度为4公里的探测器上，引力波引起了0.000000000000000001米的变化。这种变化非常非常的小，相当于氢原子核的千分之一。这也是为什么LIGO运行了那么多年直到它2015年升级改造，测量精度大幅提高后终于认出了引力波。
引力波在时空中大量存在，对于人类几乎没有任何影响。引力波的研究目前也还没有任何实际的用途，但是它为人类进一步了解宇宙打开了一扇新的窗户。正如基普-索恩所说：“通过这项发现，我们人类开启了一场波澜壮阔的新旅程：一场对于探索宇宙那弯曲的一面（从弯曲时空而产生的事物和现象）的旅程。黑洞的碰撞和引力波的观测正是这个旅程中第一个完美的范例。”
于此同时，我们不要忘了1887年，赫兹发现电磁波后，在他发表文章的结语处写道“我不认为我发现的无线电磁波会有任何实际用途”。当年被赫兹认为不会有任何实际用途的电磁波如今彻底改变了我们的生活。
引力波的发现之所以这么快就获得了诺贝尔物理学奖是因为：“人类一直在寻找另一种光，一旦找到，意味着人类从此有了第六感，就像有了超能力，用一双天眼饱览神秘宇宙中无尽的奥妙。现在，我们，找到了！”
魏红祥博士
张双南
LIGO的引力波探测毫无悬念地摘得了今年的诺贝尔物理学奖。那这个所谓的引力波到底是个什么东西呢。 我来试着用完全针对非物理专业的语言解释一下。
首先，如果想通俗的理解引力波，我们需要先回溯一下引力的概念。 在现代物理学的历史中，人们对引力的理解总共有两次巨大的突破。一次是牛顿的万有引力学说，它认识到一切有质量的物体都可以对周围的事物产生吸引作用。这个吸引作用随着距离的平方逐渐衰减。天上的天体由于受到附近大质量天体的吸引而做着圆锥曲线运动。这个简单的模型将天体的运动规律收纳到了牛顿力学的框架中，在那个宗教盛行的年代把天与地的规律统一在一起。
但随着近代测量科学精度的提高。人们开始注意到牛顿引力并不能对观察结果做到百分百准确的预言（比如对水星轨道的进动）。在上个世纪初，阿尔伯特爱因斯坦带来了引力理论的第二次巨大突破。这个新的理论叫做广义相对论。在这个框架之下，质量（和能量）会直接扭曲掉周围的时空。天体在被扭曲的时空中其实做的是最接近直线的运动。但这样的直线运动在我们的直观感受中却会感觉好像是做曲线运动一样。（如果不好理解，请想象一条从北京飞到纽约的飞机航线，这条航线走的是球面上的一条“直线”，但如果我们把这条航线画在平面世界地图上的话，它确是曲线。）
这个广义相对论虽然可能离我们的直观更远一些。但它所能预言的实验精度却远超牛顿引力。而且它的数学更和谐，同时与物理学的另一个重要理论--经典电磁学理论自洽。（牛顿体系却会与经典电磁学产生一些内在矛盾。）所以到现在广义相对论已经是物理学家公认的目前为止解释引力的最标准理论。
自然的，如果大质量天体可以扭曲时空。那么运动的大质量天体是不是可以动态的扭曲时空。从而使得时空就好像水面一样被不停搅动呢？
理论上是可以的。这样的搅动我们就称为叫做引力波。它是由于大质量天体的运动导致的时空曲率的涨落。
实验上呢？以前一直是不行的。因为引力实在是太弱了。比电磁力弱了10的36次方倍！
但LIGO做到了，他们利用了长达数公里的激光干涉仪，测量两个中子星互相盘旋互相吞噬成黑洞这样的极度剧烈的天体运动，终于第一次得到了比较受公认的引力波观测结果。所以这个诺奖真是几乎毫无争议的。
低熵制造机
虽然作者与物理学奖也就差那么几个光年，但是对于诺贝尔奖的关注热度不低于啥时候老板给涨工资。在今年颁奖晚会之前已经早有预测，诺贝尔奖也有规律的，不信？
物理学奖颁发后普通群众都有相同的感受——懵圈，感觉自己的生活差了几个光年，的确这样，因为诺贝尔物理学青睐于新的领域，在一个新的领域做出突出贡献是获得诺贝尔物理学奖的前提条件。
物理学有好多分支，按照美国物理学分类大概分为七类，天文学、天体物理和宇宙学，核物理和粒子物理，凝聚态物理，应用物理，生物物理学，计算物理，原子、分子和光物理。
一个比较有趣的统计规律就是，大致从1980年起，物理学诺奖，在以上七个分支中的五个流转，即在天文学、天体物理和宇宙学，凝聚态物理，应用物理，核物理和粒子物理，原子、分子和光物理。如果再按照近10年诺贝尔物理学奖得主来看，有人统计，奇数年粒子物理或天体物理获奖概率大；双数年凝聚态物理获奖概率大。所以答主没有怎么思考就锁定了2017年的诺贝尔物理学奖领域：粒子物理和天文学、天体物理。2016年2月11日首次直接探测到的引力波恰好属于天体物理分支。
然而什么引力波？
去年2月11日LIGO合作组宣布首次直接探测到来自遥远宇宙中的引力波，引力波第一次走上“红毯”，曝光在镜头之下，其实早在100年前爱因斯坦广义相对论就预言引力波的存在。
如图，爱因斯坦广义相对论的观点就是，没有万有引力，是质量带来时空的扭曲，引力便是时空扭曲的现象。质量越大所导致的时空曲率越大，当巨大质量的星球运动者的时候（绕圈圈），时空就会发生震颤，产生波的效应。大质量的天体相互旋转对时空造成扭曲的现象就可明显了，以波的形式向外传输能量的形式便是引力波。所以在宇宙中谁胖谁稳当，谁瘦谁吃亏！
这也很好理解，就像我们常看到的相扑比赛，两个胖子打架卷到一起之前总要那么绕上几圈的，转的时候，杀伤力就已经辐射出来了，咣，撞到一起啦，旁边的瘦子裁判被震倒了！
引力波的作用
引力波具有宇宙优秀男人的品质——专一，恩，就是“万花丛中过片叶不沾身”，引力波在宇宙中传播时几乎是不衰减的，它的目标是远方，它能够穿透那些电磁波不能穿透的地方。这就有很大的用处了，它能够提供一种观测极早期宇宙的方式，能作为一双犀利的眼睛洞察宇宙的起源，而这在传统的天文学中是不可能做到的，目前观察的几十亿光年远现象传输到地球需要几十亿年，也就是目前通过研究几十亿年前的宇宙现象，那么准确度自然不是很高。引力波将成为科学家们观察研究宇宙的一架新的眼镜。虽然预言了100年但是从没有找到直接证据证明存在，直到去年才被LIGO合作组证实。所以直接探测到引力波可以获得诺贝尔物理学奖。
核先生科普
宇宙可以看成这样一种存在，时间和空间是基底，物质编织在基底上；或者说时间空间是舞台，而物质是演员，在舞台上演绎我们日常所见的精彩事件。物质通过电磁波和引力波不断辐射能量，只是引力波与物质彼此之间的相互作用非常微弱，所以虽然爱因斯坦早就预言了引力波的存在，但它不像电磁波这样容易为我们所感知，所以科学家们一直不能确认它的存在。
那么引力波究竟是什么呢？电磁波是物质之间相互交换能量和动量的现象，而引力波是物质和时空之间交换能量的现象，因此电磁波是物质引发物质的形变，引力波是物质引发时空的形变，是物质对它存在的时空本身的作用，是宇宙后台在物质作用下的形变！只是我们平时所见的物质质量太小，难以引发可观测到的时空扭曲现象，就像演员在舞台上表演，我们能够看到的是演员的挥手投足——电磁波，看不到的是演员引发的舞台形变——引力波（比喻，非真的引力波）。即使是科学家们首次探测到的14亿光年外，两个质量分别为29和36倍太阳质量的黑洞合并，损失了3个太阳质量形成62倍太阳质量的新黑洞，其搅动时空所引发的引力波，也仅把地球上长达4公里的LIGO悬臂扭曲了不到一个质子直径万分之一的长度。由此可见，要发现引力波是何等的困难！
那为什么发现了引力波就可以获得诺贝尔奖呢？物理学的第一次革命是牛顿发现万有引力，奠定了经典物理学的基础，爱因斯坦的广义相对论则重新定义了我们的时空观，几乎将宏观世界的所有秘密都呈现在我们眼前；第二次革命是电子的发现，奠定了量子力学的基础，科学家们在微观尺度的不断探索，创生了现代化学、生物学等几乎所有现代科学学科，以及我们现代生活所需的所有物质成果。
广义相对论描述引力，量子力学描述其它三种力但不包括引力，当科学家们试图将二者结合起来充满信心地揭示宇宙的终极奥秘时，却沮丧地发现它们根本无法相容，在时空的最小尺度上引发了惊涛骇浪，“广义相对论的方程无法平息量子泡沫的喧嚣”（布赖恩·格林）。引力波的发现，让我们第一次掌握了直接探测时空变形的工具，黑洞、暗物质、暗能量，这些无法用电磁波“看见”的东西，很可能会呈现在引力波的精彩世界里，和探测物质形态的工具电磁波结合起来，一个包含了所有宇宙时空和物质的量子引力世界正在向我们走来，爱因斯坦穷其一生追逐的万有理论很可能会在不久的将来成为现实。
所以，引力波的发现获得诺贝尔奖，不仅众望所归，或许也是诺贝尔奖历史上分量最重的一次之一。
徐德文科学频道
LIGO激光干涉引力波探测器是目前地球上长度最长的地面引力波探测装置。除了LIGO，在欧洲还有Virgo,在日本还有KAGRA等规模小一些的地面引力波探测激光干涉仪，而且印度也将投资建设LIGO-India地面引力波探测激光干涉仪。
这些引力波探测器都将探测到引力波。
那么，引力波到底是什么呢？
其实很简单，时空的扭曲振动会产生引力波，正如一块钢板的振动会发出声音一样，时空的扭曲振动当然要发出“声音”——这就是引力波。
在LIGO的探测精度内，大概有四个过程可以探测到引力波，第一种情况是致密双星的合并过程中发出的引力波，比如1到100个太阳质量的致密天体（如中子星，黑洞）之间的合并过程就发出这个频段的引力波信号；第二种情况是中子星的自转，当一个中子星的质量分布不对称的时候，它有一个随时间变化的四极矩，这个时候也会辐射出这个频段的引力波；第三种情况就是burst过程，就是一些短期的爆发源，比如超新星爆炸过程，时间很短，其引力波信号也很不规则，其频率也在LIGO引力波探测器的探测范围内；第四种情况就在宇宙学方面，早期的宇宙大爆炸会有随机的引力波背景，这个极早期的涨落现在比较难探测，但也在LIGO引力波探测器的探测范围内。
当然了，引力波的探测是很难的。所以才会得诺贝尔奖。
当然，要听到时空的声音是很难的，引力波是很难探测到的，有一个广义相对论专家叫 Bernard Schutz。他曾在北京大学做学术报告时发表感慨说："我们花了几十亿美元找引力波，还是没找到，有时候我晚上睡觉想想，我怎么能和老婆睡自己床上呢？我他妈的应该睡监狱里啊。"
引力波给了我们一种探测宇宙的新手段，以前我们只能用电磁波，现在可以用引力波了。
潇轩
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造就
施郁
（复旦大学物理学系）
波是某种振动的传播，如水波、声波等。顾名思义，引力波就是“引力的波”。引力波超越了牛顿引力理论。
三百多年前，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）说，任何两个有质量的物体之间存在万有引力，而且这个引力是瞬时的，也就说，物体之间引力的传递不需要时间。牛顿解释了为什么地球围绕太阳转，为什么树上的苹果会落地。
然而爱因斯坦1905年创立的狭义相对论指出，任何信号的传递不可能超过光速，时间和空间成为整体，称为时空。
十年之后，爱因斯坦又将引力纳入相对论的框架，创立广义相对论，指出万有引力就是时空的弯曲，由此决定物质的运动。用索恩的导师、美国著名物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）的话说，“物质告诉时空如何弯曲；弯曲的时空告诉物质如何运动。”物质之间的引力，需要时间来传递。
1916年，爱因斯坦根据广义相对论，预言了引力波。
引力源质量分布的改变，导致它对其他物体引力的改变，这种改变以光速传播开来，就是引力波。既然引力是时空弯曲，那么引力波也就是“时空的涟漪”，即时空弯曲情况随时间变化、在空间传播。引力波到达之处，在垂直于传播方向的平面上，任何长度都会振荡，而且在互相垂直的任意两个方向上步调相反。因为牛顿力学中没有引力波，所以引力波的观测也就验证了广义相对论。
LIGO探测到引力波，意义不仅在于直接验证广义相对论预言的引力波的存在，还在于开启了对强引力以及黑洞的直接观测，打开了认识宇宙的一个新窗口。
探测到引力波是人类历史上最重大的发现之一，因此可以获得诺贝尔奖。
物理文化与施郁世界线
引力波在天体物理学中是指时空因为某个事件所产生的涟漪，以波的形式从源向外传播，这就是引力波。引力波的产生是有质量转化的，比如消耗多少个太阳质量可形成多强的引力波。为什么发现引力波就能获得诺贝尔奖，这是因为引力波在1916年就已经被预言出来，只不过过去没有人能够直接找到其证据，同时引力波也只符合爱因斯坦的时空理论，与经典的牛顿力学是不兼容的，因此如果发现引力波，就意味着牛顿力学的适用范围没有相对论更大，也间接证明爱因斯坦的伟大之处。
一个百年前的预言，直到今天才发现，更能体现其发现意义。2015年第一次发现引力波之后，使用更多的探测器来探测同一引力波源对爱因斯坦的广义相对论进行更详细的检验就成了一种趋势。LIGO实验室、加州理工学院等都是引力波研究的前沿机构，还有意大利的处女座探测器等。LIGO实验室和处女座探测器合作探测是我们向引力波的宇宙迈进一步，处女座探测器强大的探测能力能够更好地定位引力波源，这无疑将导致未来令人兴奋和意想不到的结果。
引力波的研究证明了世界科学团队和干涉科学的日益增长的能力。几十年来，引力波的存在仅仅是一种理论；到了世纪之交，所有试图探测引力波的尝试都一无所获，因此这次引力波发现获得诺贝尔奖也是板上钉钉的事，如此伟大的里程碑事件，被选上诺贝尔奖也是必然的事。
深空电报
发现（验证）引力波的意义，绝不止在于印证了百年前的理论这么简单，更重要的是，它所使用的技术，可以作为一个新的观测手段，用来观测一些以前难以观测对象，例如黑洞、暗物质等等。而且也有消息称，确实有机构准备构建更大引力波探测器，用以更加精确地观测引力波。
首先形象地来解释一下什么是引力波。我们知道，具有质量的物体本身会使得时空弯曲，质量越大，引起的弯曲就越大。这个弯曲绝不是局部的，而是会形成一个场，弥散开来。这样，物质在运动的时候，这个场也会跟着运动。然而，场本身是携带信息的，而根据相对论就可以知道，这个场信息的传递，其速度必然是小于光速的。由于这个限制，就引发了「时空中的涟漪」——引力波。之前LIGO观测过多次黑洞合并事件，就是这个原理。两个黑洞在合并之前，会互相高速旋转，就像两个筷子在水中高速旋转一样，激起了时空的涟漪，这个涟漪，就被引力波探测器所收到了。
近期的一次观测，是双中子星的合并。这次观测实际动用了三个观测站，从而可以使用接收时的时间差来计算引力波到来的方位。知道了方位、强度，其实恰恰就相当于多了一种望远镜一样。即我们除了可以观测宇宙中的电磁波信息，还可以进一步使用引力波来仰望星空。这一个新的维度，必然是开创性的工具。后面，一定还会有更多惊人的新闻在等着我们。
