引力波撞击地球之后留下时空记忆，科学家：有戏了

引力波是科学史上最重要的发现之一，所谓引力波一般是指时空弯曲中的涟漪。巧的是，早在数十年前，爱因斯坦已经基于广义相对论预言了引力波的存在。不得不说，爱因斯坦是当代最伟大的科学家之一。

引力波

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，首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。这是引力波的重要发现，开启了人类探索时空的新进程。引力波以时空波纹的形式在宇宙中传播，而时空波纹是由一些可能发生的最剧烈的事件所产生的。

有了像激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座这样的设备，我们现在可以探测到那些撞击地球的最强烈的涟漪。科学家表示引力波通过时，会留下一种时空记忆，会造成时空的永久弯曲，我们现在也即将能够探测到这种现象，这将使我们对引力的理解达到一个新的高度。

而爱因斯坦的广义相对论已经有一个多世纪的历史了，它仍然是我们目前对引力如何运作的主要理解机制。在广义相对论中，空间和时间被合并成一个统一的框架，称为时空。这个时空不仅仅是一个固定的阶段，它还会随着物质和能量的存在而弯曲和弯曲。

时空的弯曲、翘曲和弯曲可以告诉物质如何运动。在广义相对论中，从光的碎片到高速飞行的子弹，再到爆炸的宇宙飞船，一切物体都想沿直线飞行。但它们周围的时空是扭曲的，迫使它们都沿着弯曲的轨迹前进，就像试图以直线穿过山口，但却要沿着地形的峰峦和山谷前进。而我们所称的“引力”是所有时空扭曲的结果，移动的物体别无选择只能跟随周围时空的弯曲和波动行进。不过和其他可弯曲的表面一样，时空不只是弯曲，它还会振动。

举一个例子，如果你站在蹦床上，你会把蹦床弄弯。如果有人试图在你附近的蹦床上行走，他们会感受到你的“重力”效应，被迫沿着一条弯曲的路径走。但在离你足够远的地方，他们甚至不会注意到你的引力影响。但如果你开始在蹦床上跳上跳下，你会发出波浪和震动，它们会不由自主地被你的动作所影响。

回忆过去

到目前为止，我们的引力波天文台LIGO和Virgo已经观测到了几十个灾难性的事件，包括大质量黑洞和中子星的合并。这些事件产生的引力波在宇宙中传播，迟早会撞到地球。当它们这样做的时候，它们会非常轻微地移动物体。也就是说，你正在被来自数十亿光年外的剧烈事件的引力波轻轻挤压和拉伸。

不过你可能认为一旦引力波过去，事情就结束了，就像一艘破船在海滩上撞到你，冲到岸上。但是重力不一样，而引力波更棘手。几乎任何一种运动都会引发引力波的产生，从相互碰撞的黑洞到你挥舞的手。甚至引力波本身。

当引力波在时空中波动时，它们成为新的引力波的来源，而新的引力波的来源将再次产生新的引力波的来源，无限循环下去。每一代新波都比上一代弱，但这种效应逐渐形成科学家们所称的时空“记忆”，在引力波经过后留下的永久的时空扭曲。换句话说，当引力波席卷你的时候，你不只是暂时的拉伸和挤压，你会被永久地拉伸。

展望未来

由于引力波产生的引力波是如此的微弱，我们还没有发现这种时空“记忆”的任何证据，但它应该在那里，潜伏在LIGO和Virgo所获得的数据中。我们应该看到的是，在确认的引力波事件发生很久之后，探测器的位置才会发生持久的变化。

最近，一组天文学家研究了怎样才能最终看到引力波的记忆。由于每个个体的检测只留下了一个令人难以置信的薄弱记忆，我们将无法看到这样的现象一个接一个。相反，我们必须将多个事件加在一起，以建立表示检测所需的证据。

我们需要多少个事件？研究人员预测，我们需要记录大约2000个独立的黑洞合并，才能发现引力波留下的永久记忆。但是这样的探测不会很快发生，不过随着下一代的引力波天文台有望每天收集大约10个事件，在一年内就能找到这样的记忆。

如果我们从广义相对论得到的预测是正确的，那么这种永久的时空记忆应该存在。如果我们在几年的寻找之后没有发现任何东西，我们将不得不重新认识我们对重力的理解，看看我们是否忘记了什么，然而这可能需要很久的时间。

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