廣義相對論預測出了引力波，爲什麼愛因斯坦卻認爲引力波不存在？

你朝水裡扔一塊石頭，會在水裡激起漣漪，它是由水的波動形成的，沒瞎的人都見過。

但其實這顆石頭還激起了另一種你根本無法感知的漣漪，這種漣漪是由時空的波動形成的，並以光速向四周傳播。

在它經過的地方，時空會被拉伸，存在於時空中的一切物體也都會被拉伸，而這種漣漪的名字，各位早就已經耳熟能詳了——

引力波

引力波最初是亨利·龐加萊於1905年，基於洛倫茲變換提出的設想，根據龐加萊的推論，一切物體運動時都會產生引力波，所以你無時不刻不被引力波籠罩着。

可是引力波這玩意兒吧，即看不見，又摸不着，完全找不到證明它的辦法，只是從理論上來說，它好像應該有，而且還無處不在。另一個跟它有相同特徵的東西是鬼，所以龐加萊就等於提出了個鬼一樣的設想。

亨利·龐加萊 | Jules Henri Poincaré

10年後，愛因斯坦的《廣義相對論》橫空出世了，這個偉大的理論更明確地預測了引力波的存在，同時也成功地把引力波炒上了熱搜，大量嘴炮……哦不是，大量科學家紛紛參與到了引力波的研究和討論中。

emmm……反正就是圍繞有沒有引力波這個問題打嘴仗嘛。

而有趣的是，廣義相對論明明白白地預測了引力波的存在，愛因斯坦本人卻一度跟自己的理論槓上了。

1936年，他給他的朋友——德國物理學家馬克斯·博恩寫了一封信，說他和內森·羅森經過仔細研究後，發現引力波只是引力場方程中體現出來的一個數學假象，實際上根本就不存在。

內森·羅森

也是在同一年，他又在美國物理學會旗下的科學雜誌——《物理評論》上提交了一篇論文，詳細闡述了他和羅森的研究結論。大致的意思就是引力波一旦形成，就會在自身引力的作用下坍縮成奇點，而不會像廣義相對論預測的那樣，攜帶着實際能量在空間中傳播。

也就是說，愛因斯坦當時的立場是：雖然我的理論表明引力波應該存在，但我親自證明了引力波沒法存在，你說氣人不？

不過這事兒最後沒把別人氣着，倒是把愛因斯坦自個兒氣得不輕。因爲他這篇論文沒能通過同行評議，剛發表就被霍華德·羅伯遜匿名駁回了。羅伯遜還在原稿中附上了一份說明，表示論文有錯誤，讓愛因斯坦自己拿回去檢查修改，頗有一種你懂個der的廣義相對論，好好想想自己錯在哪的感覺。

這事兒一出，可把愛因斯坦給氣壞了，論文被駁回了不說，還不知道是誰幹的，所以他發誓以後再也不在《物理評論》上發表論文了。

好在當時身爲愛因斯坦助手的波蘭物理學家——利奧波德·英費爾德，跟羅伯遜一直有來往，於是在他的周旋和調解下，愛因斯坦終於接受了羅伯遜的意見，經過重新計算後，認同了引力波的存在。

當然，愛因斯坦自始至終都不知道羅伯遜就是駁回他論文的人，假如他知道的話……呃……我也不知道會發生什麼。

不過愛因斯坦儘管承認了引力波的存在，卻始終認爲引力波微弱得根本不可能被探測到，而在這個問題上，愛因斯坦其實是對的，就引力波的微弱程度來說，它的確不可能被探測到。

我知道我這麼說，一定會有很多人忍不住想問一句，誒，哥們兒，你是不是村裡還沒通網呢，那玩意兒不是2015年就已經被LIGO探測到了嗎？誰說探測不到了？

的確，引力波目前已經被LIGO先後探測到了兩次，但這事兒吧，不能說愛因斯坦太低估後代的本事了，只能說那幫搞引力波的物理學家實在是太牛批了，他們是真正意義上的完成了一件根本不可能完成的任務。

注意，我說的是“真正意義上的不可能”，意思就是我絕對沒有誇大其詞或故意渲染。

因爲很多人都知道，LIGO是由兩條相互垂直的4公里長的金屬管道組成的，而它當時探測到的信息，是其中一根管道在引力波經過的瞬間，發生的10的21次方分之一的拉伸。這個數字意味着這條管道當時被拉伸的長度，僅僅只有一個質子直徑的1/1000。

LIGO引力波觀測站

質子是組成原子核的亞原子粒子，原子核的體積只有原子的幾千億分之一，而質子比原子核還小得多，那你想想，它的直徑的千分之一是什麼概念？

如果你實在想不出來，那就這麼說吧，你哪怕站在LIGO的干涉臂旁邊大喊一聲，它的振幅都比那次引力波造成的拉伸要大出上千億倍。

這麼微小的長度變化，僅僅只是想測量出來就已經難如登天了，而想到了足夠靈敏的辦法之後，還必須從各種環境干擾中把引力波的信號區分出來，這更是無異於癡人說夢。

舉個例子來說，我把你關在一個木桶裡，然後朝木桶上滴一滴水，你需要通過木桶的振動測量出這滴水是何時落下的，而最重要的是，這個木桶被放在磅礴大雨中。

也就是說，你必須想辦法在木桶一直被雨淋着的情況下，通過幾乎不存在的細微振動把一滴特定的水測量出來——這就是LIGO需要完成的任務。所以探測引力波看起來是多不可能的事情，也就可見一斑了。

正因如此，LIGO計劃剛被提出的時候，很多人都表示——

然而就是這種看上去根本不可能完成的任務，在2015年9月14日的那一天，被LIGO完成了——當這個消息被宣佈出來的時候，全世界都爲之沸騰了。

曾經的天方夜譚，如今成爲了現實，人類終於在捕捉引力波這件事情上見到了曙光，隨之迎來的是歐洲的愛因斯坦望遠鏡計劃、美國的宇宙探索者計劃、日本的KAGRA計劃，以及中國的阿里計劃、太極計劃、天琴計劃等一系列引力波探測計劃的提出，引力波研究從以往的紙上談兵，一下子邁入了百家爭鳴的全新時代。

可問題是，我們爲什麼一定要費盡心思，且不惜重金地去捕捉這麼微弱的信號呢？

探測引力波究竟有什麼意義？

當我們仰望夜空的時候，除了明月和那些璀璨的繁星，剩下的就是無邊無際的黑暗，然而在這些看似空無一物的空間裡，卻隱藏了許多人類苦苦追尋的答案。

宇宙自大爆炸之日起，就無時不刻不在發生着一些事情，譬如星系的形成、天體的消亡、黑洞的碰撞、乃至宇宙本尊的誕生。

它們有的是剛發生的，有的發生在距今幾百萬年、幾千萬年、甚至幾十億或上百億年前，而與這些事件有關的信息，並不一定都會以電磁波的形式輻射出來，或者它們輻射出來的電磁波由於種種原因，永遠也無法來到地球。

對於這類事件，我們哪怕建造出再先進的天文望遠鏡，也無濟於事。

這就好比捂住你的耳朵，再把你扔進一個黑漆漆的洞穴裡，那麼在洞穴的陰暗處發生的任何事情，你都將一無所知。可是一旦有了聲音，你就能靠光線之外的另一種信息載體，窺見到這些秘密了。

而引力波恰恰就有着與聲音十分相似的特性，它攜帶着信息在空間中傳播，又很難像電磁波一樣被物體阻擋，所以它能把許多電磁波無法帶來的古老信息呈現給我們，讓我們有了窺探更多宇宙事件的機會。

譬如LIGO探測到的首個引力波信號，就讓我們知道了宇宙中不僅存在雙黑洞系統，它們碰撞後還合併成了一個更大的新的黑洞，而這場發生在13億年前的古老事件，只有引力波才能告訴我們，因爲那是兩個黑洞之間的故事，電磁波連從它們身上逃走的機會都沒有。

所以研究引力波具有無比非凡的意義，引力波探測技術的突破，以及引力波觀測站的建立，就如同讓我們在有了天文望遠鏡這個千里眼之後，又多了一雙順風耳。