引力是物質(zhì)世界的一種客觀屬性。牛頓以精確的數(shù)學(xué)形式表述的萬(wàn)有引力定律，是人類(lèi)對(duì)引力認(rèn)識(shí)的第一座里程碑。后來(lái)，由于牛頓引力理論對(duì)解釋一些天體物理問(wèn)題遇到了困難，愛(ài)因斯坦于1916年發(fā)表了著名的廣義相對(duì)論，其中預(yù)言，宇宙中存在著引力波。
什么是引力波呢?一般說(shuō)來(lái)，引力波即引力的波動(dòng)，它與引力的強(qiáng)弱變化有關(guān)。引力波由加速運(yùn)行的物體所產(chǎn)生，其傳播速度等于光速，并且在時(shí)間-空間的結(jié)構(gòu)中引起波動(dòng)。它與電磁波、聲波和水波不同，宇宙間所有物質(zhì)都會(huì)受到引力波所造成的變形。在理論上，任何運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生引力波。
如果你把一只臺(tái)球懸掛起來(lái)，使它像打秋千似的蕩來(lái)蕩去。當(dāng)它蕩到比較靠近你時(shí)，其引力作用比離你較遠(yuǎn)時(shí)更為大些，就形成引力波。換句話(huà)說(shuō)，球的擺動(dòng)，使它的引力發(fā)生一種像波那樣起伏的變化。實(shí)際上，這種波的強(qiáng)度是極其微弱的。要產(chǎn)生較強(qiáng)的引力波，物體的質(zhì)量必須較大。所以說(shuō)，只有巨大的恒星坍縮或爆炸時(shí)所產(chǎn)生的引力波才可能被測(cè)到。
在愛(ài)因斯坦預(yù)言引力波存在之后的許多年中，科學(xué)家做了不少實(shí)驗(yàn)來(lái)搜尋引力波。美國(guó)馬里蘭大學(xué)的韋伯教授，是第一個(gè)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始就認(rèn)真進(jìn)行引力波測(cè)定工作的。韋伯把一個(gè)大鋁桶懸在真空室內(nèi)，使之冷卻到接近絕對(duì)零度(約零下273℃)，然后測(cè)定來(lái)自太空的引力波穿過(guò)鋁桶時(shí)所引起的微小膨脹和收縮。后來(lái)，國(guó)際上不少研究者都效法韋伯研究引力波。遺憾的是，人們始終未能搜尋到引力波。這是因?yàn)橐π?yīng)的極端微弱，使得處理引力的一些技術(shù)問(wèn)題困難重重。
1974年10月，在波多黎各的阿雷西博天文臺(tái)，美國(guó)科學(xué)家泰勒等人應(yīng)用世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一顆脈沖星——PSR1913+16。這顆距地球16000光年的天體，竟以300千米/秒的高速與一個(gè)黑暗的伴星互繞轉(zhuǎn)動(dòng)，但其轉(zhuǎn)動(dòng)周期在4年中縮短了0.4亳秒(即每年縮短0.1毫秒)。這意味著它的能量由于不斷地輻射引力波而在逐漸地?fù)p耗。他們把觀測(cè)值與根據(jù)廣義相對(duì)論理論的計(jì)算值相比較，發(fā)現(xiàn)符合得很好。由此，間接地證明這顆脈沖星在輻射著引力波。4年之后，泰勒在國(guó)際天體物理學(xué)大會(huì)上宣布了這一觀測(cè)結(jié)果，當(dāng)即在科學(xué)界引起了轟動(dòng)。
科學(xué)家一旦測(cè)到了引力波，并能進(jìn)行常規(guī)測(cè)定，將會(huì)為人們提供第一次(也是最好的)機(jī)會(huì)來(lái)研究恒星發(fā)展中和黑洞的中心處所發(fā)生的巨大變動(dòng)。有人設(shè)想，由于引力波不會(huì)被屏蔽，可以利用它作穿透地球的通信聯(lián)系。引力波將成為宇宙的“電視”波，在宇宙中的每一件大事都會(huì)作為一個(gè)節(jié)目而被播放出來(lái)。但是，利用引力波的研究，很可能解開(kāi)許多現(xiàn)在用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和射電望遠(yuǎn)鏡所難以揭示的宇宙之謎。總之，能觀測(cè)到引力波，將使現(xiàn)代物理學(xué)進(jìn)入嶄新的境界，也將為觀測(cè)宇宙打開(kāi)一扇新的窗戶(hù)。這扇窗戶(hù)可以說(shuō)是有史以來(lái)人或機(jī)器所窺視過(guò)的最清晰透明的窗戶(hù)。
