到底引力波的強(qiáng)度大約有多少？地球上破壞力最強(qiáng)的，現(xiàn)在目前為止我們知道是氫彈。假設(shè)有一個(gè)歷史上破壞力最大的氫彈，五千萬(wàn)噸當(dāng)量，如果我們能夠站在距離它中心一米附近，它所產(chǎn)生的引力波強(qiáng)度大約是10的負(fù)27次方。10的負(fù)27次方這僅僅是一個(gè)數(shù)字，如果沒(méi)有比較，大家很難對(duì)這個(gè)大小有一個(gè)印象。一個(gè)原子的大小是10的負(fù)10次方米，那這個(gè)氫彈所產(chǎn)生的引力波，用個(gè)1米長(zhǎng)的物體去探測(cè)，那這個(gè)1米長(zhǎng)的物體所產(chǎn)生的變化量對(duì)應(yīng)的是10的負(fù)27次方米，這要比一個(gè)原子的大小還要小10的負(fù)17次方。這就是說(shuō)，它的效應(yīng)是非常小的。相比較而言，早上我們趕公交車或者擠地鐵，被別人擠一下或者推一下的效應(yīng)，比氫彈所產(chǎn)生的引力波的效應(yīng)都要強(qiáng)非常多倍。

既然地球上所產(chǎn)生的效應(yīng)非常弱，那在宇宙當(dāng)中有什么樣的天體可以產(chǎn)生呢？研究發(fā)現(xiàn)，雙中子星或者黑洞系統(tǒng)，都可以產(chǎn)生比較強(qiáng)的引力波效應(yīng)。在某些情況之下，單個(gè)中子星也可以產(chǎn)生。以及我們熟悉的超新星爆發(fā)，在非常短的時(shí)間之內(nèi)釋放出來(lái)非常多的能量，這種爆發(fā)也可以產(chǎn)生很強(qiáng)的種引力波效應(yīng)。另外，還有一種叫做原初引力波。為什么一定要加上原初，而不是簡(jiǎn)單的引力波呢？因?yàn)檫@種引力波產(chǎn)生于最初宇宙大爆炸的那一刻。我們知道，宇宙在剛剛產(chǎn)生的時(shí)候，經(jīng)歷了一個(gè)大爆炸的過(guò)程，所以它當(dāng)時(shí)對(duì)時(shí)空也造成了非常強(qiáng)的擾動(dòng)，從而也產(chǎn)生了比較強(qiáng)的引力波。因此，我們稱之為原初引力波，區(qū)別于后來(lái)天體所產(chǎn)生的這些引力波。

三、引力波的探測(cè)之路

對(duì)于引力波的探測(cè)，盡管在1916年愛(ài)因斯坦就從理論的角度提出來(lái)了，但是之后的探測(cè)一直非常困難。在20世紀(jì)60年代，美國(guó)馬里蘭大學(xué)的韋伯教授做了一系列的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)他試圖利用一個(gè)叫做共振腔的設(shè)備探測(cè)引力波。也就是說(shuō)，如果有引力波經(jīng)過(guò)的時(shí)候，這個(gè)設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生共振，從而可以相應(yīng)地探測(cè)到信號(hào)的存在。

當(dāng)時(shí)韋伯教授說(shuō)他探測(cè)了好幾個(gè)引力波，但是他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)辦法被別人重復(fù)。我們知道，一個(gè)科學(xué)的結(jié)果最終肯定需要被不同的人重復(fù)驗(yàn)證。但是，盡管我們現(xiàn)在看來(lái)韋伯當(dāng)時(shí)的探測(cè)是失敗的，但他仍然相當(dāng)于開(kāi)創(chuàng)了引力波探測(cè)的領(lǐng)域。

在之后的70年代，一個(gè)非常偶然的機(jī)會(huì)，美國(guó)麻省大學(xué)的兩個(gè)人，Taylor教授和他的學(xué)生Hulse發(fā)現(xiàn)了一對(duì)脈沖星系統(tǒng)。什么叫做脈沖星？就是說(shuō)某一顆恒星，有點(diǎn)像燈塔，它在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程當(dāng)中，當(dāng)信號(hào)掃到地球的時(shí)候我們就可以看到，當(dāng)離開(kāi)地球的時(shí)候，我們就探測(cè)不到，好像隔一段時(shí)間就有一個(gè)信號(hào)，我們稱之為脈沖信號(hào)。這一類天體通常是中子星。Taylor發(fā)現(xiàn)了一類很奇怪的雙中子星或者說(shuō)脈沖雙星系統(tǒng)。因?yàn)橥ǔ５拿}沖星系統(tǒng)的周期是非常精確的，但是這個(gè)系統(tǒng)的周期在逐漸減小。當(dāng)時(shí)他就想不明白，最后突然來(lái)了靈感，說(shuō)因?yàn)檫@是一個(gè)非常致密的脈沖星系統(tǒng)，所以很可能在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程當(dāng)中有比較強(qiáng)的引力波產(chǎn)生。他們經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀測(cè)，同時(shí)從理論的角度對(duì)他們的觀測(cè)進(jìn)行了擬合，發(fā)現(xiàn)理論跟觀測(cè)結(jié)果是完美符合的，所以就間接地探測(cè)到了引力波。