當「黑洞相撞」會發生什麼事？宇宙竟然發出了聲音？

想像一下兩輛高速行駛的汽車正面相撞 金屬碎片飛散 兩顆行星碰撞 化作無數塵埃與火光 這是我們熟悉的物理規則 能量釋放 物質分崩離析 但如果相撞的不是汽車 也不是行星 而是兩個黑洞呢 它們沒有表面 沒有碎片 甚至連光都逃不出 當兩個黑洞撞在一起 宇宙會不會被撕裂 還是它們會融合成一個更龐大 更深邃的黑暗怪物 霍金曾經預言過這一幕 半個世紀後 LIGO的探測器 終於聽見了這場宇宙的碰撞 在宇宙中 黑洞碰撞是最為震撼的天文事件之一 由於黑洞的特殊屬性 我們無法像觀察恆星和行星那樣 看到黑洞的外貌 更不用說看見黑洞的碰撞了 但是現在 人們已經可以探測到 黑洞碰撞產生的引力波 進而觀察黑洞 並理解它們的生命週期 儘管愛因斯坦在100年前 就提出了引力波的存在 但是直到2015年9月14日 人類才第一次在物理上 感知到時空本身的扭曲 科學家們可能已經找到了一種 利用黑洞相互碰撞 來測量宇宙膨脹速度的方法 並很可能會解決 圍繞暗物質的一些神祕問題 黑洞的劇烈合併 會在時空中釋放出引力波 而這項新技術 能夠測量這些信號的變化 20世紀90年代末 天文學家知道了宇宙正在加速膨脹 他們稱這種膨脹的速度為哈勃常數 但是當科學家們根據對宇宙的觀察 和現有理論計算哈勃常數時 他們最終得到了截然不同的值 因此科學家們希望利用 雙黑洞之間的宇宙及碰撞 來為哈勃常數提供另一種測量技術 這被稱為光譜測量法 這種測量方法可以更詳細地揭示 宇宙是如何演化的 以及它最初的樣子 理解宇宙的演化 可以幫助宇宙學家解決一些 關於暗能量的關鍵謎題 暗能量約佔宇宙物質和能量的68% 科學家們想要確定這股神祕的力量 何時開始統治宇宙 以及為什麼會發生這種轉換 光譜測量法的核心是引力波 空間和時間結構的波浪 由強大的宇宙事件發射 如中子星和黑洞等大質量 致命物體的碰撞和合併 在地球上 許多激光干涉儀 可以測量這些微弱的引力波信號 比如激光干涉引力波天文臺 意大利仕女座天文臺 和日本神鋼引力波探測器等等 自2015年9月首次探測到引力波以來 激光干涉引力波天文臺 已經收集了大約100次遠距離合併的數據 每一次探測都為科學家提供了 參與合併的黑洞大小的線索 例如 第一次探測到引力波源於兩個黑洞的碰撞 每個黑洞的質量大約是太陽的30倍 光譜測量法表明 引力波信號也可能轉化為其它信號 具體來說 當這些時空漣漪跨越了很長的時間尺度 到達地球時 它們的信號屬性會隨著宇宙的膨脹而改變 該研究的合著者 芝加哥大學天體物理學家丹尼爾·霍爾茲 在一份聲明中說 例如 如果你把一個黑洞放在宇宙中更早的時候 信號會發生變化 它看起來會比實際更大 為了節以引力波數據編碼的 宇宙膨脹速率的信息 科學家們需要知道 信號在太空中發射後發生了什麼變化 霍爾茲和他的同事認為 新發現的黑洞群可以作為評估這些變化的工具 芝加哥大學的天體物理學家何塞 埃茲奎加在聲明中說 所以我們測量附近黑洞的質量 瞭解它們的特徵 然後我們觀察更遠的地方 看看更遠的那些黑洞發生了多大的變化 這給了我們一個衡量宇宙膨脹的標準 因為引力波像光一樣 需要從時間源頭傳播到地球 探測到這些來自更遙遠的黑洞合併的波浪 可以讓科學家回顧過去 該研究的作者說 隨著激光干涉引力波天文臺和其他探測器 變得更加強大 並能探測到更遙遠的引力波信號 研究人員也許有一天可以觀察到 發生在100億年前的碰撞 大約在大爆炸後38億年 這也是研究人員認為暗能量 開始主導其他形式的物質和能量的時候 大約在那個時候 宇宙中的主導力量從暗物質轉變為暗能量 我們對這一關鍵轉變非常感興趣 測量哈勃常數的光譜測量法 可能比其他技術更有優勢 比如測量來自遙遠超新星 或爆炸恆星的光的頻率變化 然而 這項新技術所依賴的是 愛因斯坦已經建立好的引力模型 廣義相對論 並使用黑洞作為內置的校準工具 隨著從黑洞碰撞中 收集到更多的引力波數據 這種校準將不斷得到改善 我們需要數千個這樣的信號 在未來的一二十年甚至會出現更多 這將是瞭解宇宙的一種極其強大的方法 2025年1月14日凌晨 一陣來自13億光年外的震顫穿透地球 那不是地震 不是核爆 而是兩個質量相當於60個太陽的黑洞 以接近光速旋轉、碰撞 最終融為一體的瞬間 釋放出的引力波 人類無法用耳朵聽到它 但當激光干涉引力波天文臺 將信號轉移成聲波後 科學家聽到了一聲極短的啾 那是宇宙最爆裂事件的臨終遺言 然而 當數據團隊完成計算時 所有人都愣住了 合併後的新黑洞 邊界面積比兩個前身的總和還大了64% 這不是測量誤差 這是宇宙在用最極端的方式 證明斯蒂芬霍金在1971年提出的瘋狂預言 黑洞的事件事件面積 永遠不會減少 50年後 引力波成了驗證這一定律的聽診器 那一刻 人類第一次用觀測數據 聽見了宇宙最深層的守恆法則在運作 1971年 還在劍橋大學攻讀博士的霍金 提出了一個聽起來像純數學遊戲的觀點 黑洞的事件事件面積 在任何物理過程中都只增不減 當時 幾乎沒人相信這能被驗證 畢竟 沒人能給黑洞量尺寸 但霍金發現了一個驚人的對應關係 黑洞的面積 表現得和熱力學中的傷一模一樣 我們都知道熱力學第二定律 封閉系統的總傷永遠不會減少 你打碎一個雞蛋 它不會自己拼回去 你燒開一壺水 熱量不會自動迴流到火焰裡 宇宙的時間箭頭 指向傷增的方向 霍金發現 黑洞的事件事件面積遵循同樣的規則 當黑洞吞噬物質時 面積變大 當兩個黑洞合併時 新黑洞的面積大於等於原先兩者之合 無論發生什麼 面積只增不減 這意味著 黑洞是宇宙傷增法則的終極化身 從廚房裡的雞蛋 到宇宙深處的黑洞 混亂度的方向從未改變 要理解霍金的定律 我們得先搞清楚事件世界是什麼 事件世界是黑洞的邊界 在這條邊界外 光還能逃脫 一旦跨過它 連光都無法回頭 你可以把它想像成宇宙版的貸款陷阱 一旦你的能量負債超過臨界值 就再也無法用任何方式還清 連光都成了永遠的債務人 事件世界的半徑由黑洞質量決定 公式式R等於2GMc平方 其中G是引力常數 m是黑洞質量 c是光速 聽起來很抽象 換個說法 如果把地球壓縮成黑洞 事件世界半徑只有9毫米 如果把太陽壓縮成黑洞 半徑約3公里 這次觀測到的合併黑洞 事件世界直徑超過350公里 相當於從北京到天津的距離 霍金所說的面積 指的就是這個球形邊界的表面積 它決定了黑洞的吞噬能力 也代表了它能掩埋多少信息 要驗證霍金的預言 我們需要一種工具 能夠看見黑洞合併的全過程 但黑洞本身不發光 怎麼觀測 答案是不看光 聽引力波 愛因斯坦的廣義相對論預言 當大質量天體加速運動時 會在時空中激起漣漪 也就是引力波 就像你在水池裡揮手會產生水波一樣 黑洞合併會產生時空波 LIGO是人類最靈敏的時空聽診器 它的工作原理極其優雅 兩條4公里長的激光臂垂直排列 當引力波經過地球時 時空本身被拉伸 一條激光臂變長 另一條變短 這種變化被激光干涉記錄下來 這個變化有多微小 比原子核直徑還小100000倍 相當於測量從地球到最近恆星的距離 精度達到一根頭髮絲的程度 2025年1月14日 LIGO探測到的事件被命名為GW250114 它記錄了兩個黑洞 從相互旋轉到最終合併的完整聲音 在GW250114的事件中 科學家通過引力波信號的頻率 振幅和衰減速度 精確推算出了三個關鍵數據 黑洞A的世界面積約為13萬4千平方公里 相當於北京市面積的8倍 黑洞B的世界面積約為10萬9千平方公里 相當於江蘇省的面積 如果只是簡單相加 理論預期總和應該是24萬3千平方公里 但實際合併後的黑洞面積呢 約40萬平方公里 比預期多了64% 這意味著什麼 合併過程中 約三個太陽質量的能量 以引力波形式釋放到宇宙中 這些能量足以讓整個銀河系抖動 但即使損失了這麼多質量 新黑洞的世界面積反而暴增 這違反我們對碰撞等於損耗的常識 卻完美符合霍金面積定律 科學解釋在於 黑洞的面積與質量的平方成正比 當兩個黑洞合併時 雖然部分質量以引力波形式損失 但質量平方的增長效應遠大於損失 因此合併後的面積必然大於原先之和 用公式表示就是 即使新黑洞的總質量因能量輻射 而略小於兩個原黑洞質量之和 但由於面積正比於質量的平方 最終面積依然會增長 黑洞合併並不是瞬間完成的 在兩個黑洞融為一體後 新黑洞會經歷一種叫振靈的階段 就像兩滴水珠融合後 表面會泛起漣漪 黑洞合併後 時空本身會抖動 這種振盪被稱為振靈 只不過這口中的材質不是青銅 而是彎曲的時空 可以想像成 當你敲響一口中 它不會立刻安靜下來 而是發出一串逐漸衰減的餘音 噹噹噹 黑洞也會嗡嗡地振盪 只不過這種振盪不是空氣的波動 而是時空幾何的振盪 LIGO科學家通過分析這種振靈信號的 頻率和衰減速度餘音消失的速度 精確推算出新黑洞的質量 自轉速度和事件事件面積 結果顯示 所有這些參數都完美符合 霍金面積定律的預測 就在LIGO宣佈這一發現後 理論物理學界出現了一個微妙的分歧 質疑方以普林斯頓某量子引力研究組為代表 認為觀測精度還不夠 如果考慮量子修正 事件世界可能在極短時間內出現萎縮 只是我們的探測器根本看不到這麼細微的波動 支持方反駁 即使存在量子漲落 在宏觀尺度上 面積增長的趨勢是壓倒性的 這就像你不能因為水分子在布朗運動 就說河流沒有在向下流 這場爭論的核心在於 霍金面積定律是絕對真理 還是經典近似 目前的共識是 在經典廣義相對論框架內 霍金定律無懈可擊 但一旦涉及量子引力 可能需要修正 這個修正量極其微小 遠超當前探測能力 答案可能要等下一代引力波探測器揭曉 愛因斯坦望遠鏡的靈敏度將提升10倍 宇宙探測者的激光臂長度將達到40公里 但至少在當前精度下 霍金的預言 滴水不漏 愛因斯坦的廣義相對論中 描述旋轉黑洞的方程叫科爾解 它告訴我們 黑洞不僅有質量 還有角動量 這次觀測驗證了科爾理論的一個核心假設 兩個具有相似自傳參數的黑洞合併後 其整體性質仍然滿足同一個科爾模型 這意味著 在極端天體條件下 廣義相對論依然準確 愛因斯坦的理論 再次經受著宇宙級的考驗 更令人驚嘆的是 科爾解還預言了黑洞周圍存在一個叫能層的區域 在這裡 時空被旋轉的黑洞拖曳 任何物體都無法靜止 必須跟著黑洞一起旋轉 理論上 我們可以從這個區域竊取黑洞的旋轉能量 這就是著名的彭羅斯過程 想像一下 你向黑洞的能層拋入一個物體 讓它在特定軌道上分裂 其中一部分掉入事件世界 另一部分則帶著比原來更多的能量逃離 這聽起來像能量憑空產生 其實不是 你只是從黑洞的旋轉動能中借了一部分 這次GW-250114的事件的數據顯示 合併前的兩個黑洞都在高速旋轉 自轉參數分別達到0.68和0.71 接近理論極限之一 合併後的新黑洞自轉參數約為0.73 依然在科爾解的預測範圍內 這證明瞭 即使在兩個極端天體碰撞這種爆裂過程中 時空的幾何結構依然遵循數學的嚴格規則 宇宙不是隨機的 而是精密的 霍金在1974年進一步指出 黑洞的面積等價於它的傷 這個等式後來被稱為貝肯斯坦霍金傷公式 S等於K乘以A除以4 其中S是傷 A是事件世界面積 K是波爾茲曼常數 如果面積代表傷 而傷不會減少 那麼這次實驗證實的不僅是幾何規律 而是時間不可逆的宇宙法則 每一次黑洞合併 都是一次傷的增長 信息的掩埋 那些被吞噬的恆星、行星 甚至可能存在的文明 它們的所有信息都被編碼在事件世界的表面 就像全息投影一樣 三維的物體被壓縮成二維的影子 這引出了物理學最深刻的悖論之一 黑洞信息悖論 量子力學告訴我們 信息不能被摧毀 但黑洞似乎能永久吞噬信息 霍金晚年提出 信息可能以某種極其微妙的方式 通過霍金輻射緩慢釋放出來 但這個過程需要時的一百次方年 遠超宇宙年齡 從熱力學的水壺 到宇宙的黑洞 傷增法則從未失效 我們看到的不是宇宙的混亂 而是秩序演化的必然方向 每一次黑洞合併 都在提醒我們 時間只有一個方向 向著更大的混亂度前進 但混亂度增加 是否意味著宇宙走向終結 也許恰恰相反 如果把黑洞比作宇宙的信息銀行 那麼它正在為未來的某種重啟儲存數據 也許在遙遠的將來 這些被掩埋的信息 會以我們無法想像的方式重現 1971年 霍金寫下那條面積定律時 它還未成為傳奇 那時它還能走路 還能用自己的聲音說話 半個世紀後 人類在引力波的回聲中 聽到了它的理論化為現實的聲音 那一刻 科學界彷彿聽見了宇宙在低語 它是對的 霍金曾說 黑洞並非永遠黑暗 它們只是我們理解的起點 如今 這個起點再次閃光 愛因斯坦提出認為 光速不變 必然要求空間會變 空間會彎曲 而不是平整的 引力是空間被掰彎的程度 數學定義叫曲率 而彎曲的程度受物質質量的影響 兩個超大質量的物體互相旋轉 周圍被彎曲的空間 就會發生持續的拉伸和收縮震盪 原來我們看到的 感受到的 理所當然認為的許多日常觀念 漏洞百出 廣義相對論中認為 我們的世界由時間和空間組成 時空不可分割 而質量能夠扭曲空間 空間扭曲的程度就是引力 極有質量的物體能夠扭曲空間 只要質量足夠大 則能完全穿透空間 而能夠做到的物質被稱作黑洞 雖然黑洞是理論預言存在的物體 但其對引力波的形成有重要作用 而兩個黑洞一樣質量很大的物體 相互旋轉 吸引 然後爆炸 就能讓其存在的時空發生震盪 整個時空會被扭曲形成波紋形式的震動 因此科學家將之稱之為 引力波 引力波的發現 又一次說明廣義相對論的正確性 廣義相對論講 隨著速度增加 時間會變慢 產生中慢效應 觀測結果 也是如此 如果不考慮中慢效應 衛星就不能正常定位 通訊 會與常規計算結果相差甚遠 高速運行環境之下 必須應用廣義相對論 充分計算中慢效應 才與實際相符 可不可以這樣理解 想像獨立的空間兩個賽道 分別是走路和跑步 但是同時間到達 是不是很難理解 因為走路是直線 而跑步因為速度加速 使得路變成一個弧度 所以路程遠了 在現實中是不可理解的 再有曲率的因素 再就可以解釋了 道路明明一樣 為什麼變長了 時間還一定 有沒有想過 如果速度達到一個臨界點 可以不用沿著彎曲變長的道路走 而是直接穿過 結果是時間變短了 只是因為空間折疊了造成的 速度可以轉變成質量 以用引力波的現象想像 速度達到一定臨界點 引起空間變形 可以跳躍式 比如黑洞質量大 可以引起周圍物質向它吸引 想像一下宇宙是一張無限大的一塊布 但是黑洞的另一邊 是使空間這條不折疊的 另一個隨機點 這個隨機點是不定的 但是質量越大 穿越去過的隨機距離就越遠是一定的 如果根據這個質量 可以推算穿越距離範圍 所以時間也是可以折疊的 如果這個概念可行 那麼時間空間都是可以運用的了 到那個時候 時間和空間就不是原來的定義 空間會彎曲 而不是平整的 空間可以被掰彎 證據呢 實驗證據 日蝕觀測 常識認為光線是沿直線傳播的 光線發生彎曲 並不是光本身發生了彎曲 而是空間發生了彎曲 即光走的路是彎的 牛頓力學認為 月球繞地球運轉 是因為月球受到地球引力的吸引 但廣義相對論則認為 是地球的質量扭曲了附近的時空 月球在彎曲時空 以最自然的方式運行 走出了一條繞地球運轉的曲線 就如火車沿鐵軌運行一樣 當鐵軌變彎曲後 火車自然沿彎曲的鐵軌運行 1911年愛因斯坦預言 當恆星的光非常接近太陽時 因為太陽的引力將會有一個小小的偏離 並第一次提出這種恆星光線的彎曲 是可以測量的 1915年愛因斯坦的廣義相對論發表 並計算出星光在穿過太陽附近時 所產生的偏折角度為1.75角秒 光線在引力場中的彎曲 廣義相對論計算的結果 比牛頓理論正好大了一倍 愛丁頓和戴森的觀測隊 利用1919年5月29日的日全時進行觀測的結果 證實了廣義相對論是正確的 在相對論理論中 空間是一個四維甚至多維的時空 時間作為時空的重要組成部分 其和空間不是相互隔離的 在相對論裡 時間和空間是相互影響的 在空間中 只要速度達到光速 甚至超過光速 就會有時間縮長效應 時間會變慢相對地球 在太空中的許多運動 很有可能超過光速 其中包括上文所說的 兩顆質量極大的物質相互碰撞 類似於宇宙誕生的時候 因為速度的原因 時間也產生了 而這個時間和空間共同構成了時空 就像之前引力波剛被發現的時候 有人說 如果引力波到達地球 人類會被擠壓到變形 實際上 除了我們身體的變形之外 我們還會明顯感覺到時間變快 如果能再經歷 引力波的時候 看到其他未受引力波影響的人的情況下 簡單來說 就是當引力波產生的時候 其扭曲的是時空 集由時間和空間組成的時空概念 因此 空間能被扭曲 時間一定也會被扭曲 在不同維度的空間中 物質運動速度不一樣 時間衡量尺度就不一樣 觀察者參照系也不一樣 人要想像進入另外維度的空間 去體驗時間流逝 必須要擺脫肉體的生物特性 如果你無法想像無我的存在 就無法真正想像時空的扭曲和折疊時的狀況 因此 探討這類問題時 人的立場要明確、清晰 不能因為得出時空是可以扭曲的結論 就認為人類自身可以通過扭曲的時空進行任意穿越 否則就跟這本書裡的老者一樣 認為自己憑意識一瞬間就去過了那個時間節點又回來了 過度的想像與現實相結合 天才就會變成神經病了 引力波是時空的漣漪 是時空曲率以波動的形式傳播的一種擾動 這種波動可以承載和傳遞能量 100年前愛因斯坦提出廣義相對論後 就預言存在引力波 宇宙中有各種各樣的引力波源 螺旋形相互靠近的兩個緻密天體 在相互環繞和並合時會發射出強大的引力波 就像兩個鉛球在蹦牀上相互環繞運動時 蹦牀會起伏、震顫 而且這種起伏、震顫像波浪一樣向外傳播 這兩個天體越重 它們靠得越近 那麼這樣的一個雙星系統產生的引力波就越強 要同時滿足這兩個條件需要這兩個天體十分緻密 在宇宙中這樣的緻密天體主要有白矮星、中子星和黑洞 特別是黑洞 它在極小的半徑內聚集大量的質量 以至於產生極強的引力導致光都無法從中逃逸出來 舉一個例子 太陽的質量大約是2100億噸 半徑大約是70萬公里 而一個和太陽同等質量的黑洞的半徑只有約3公里 一般認為最有希望探測到的引力波將會來自雙黑洞並核 不幸的是雙黑洞並核的事件 在我們的銀河系中大約每百萬年才發生一次 如果探測距離可以擴展到數十億光年的距離 這個距離之內有數百萬個星系 那麼人們仍有機會探測到 在遙遠的地方發生的黑洞並核所釋放出來的引力波 要測量微小的距離變化 就需要想個辦法把這種微小的變化盡可能地放大到足以被感知的程度 上世紀90年代 美國麻省理工大學的韋斯就想到一個絕妙的辦法 利用激光的干涉效應來偵測引力波 簡單來說就是讓一束激光以45度角打到一個半透鏡上 之後這束激光被分成兩束 分別朝著透射和反射兩個互相垂直的方向行進 然後各自撞到一面反射鏡後反射回來 重新匯聚 如果兩面反射鏡和透射鏡的距離精確相等 匯聚後的激光就會由於干涉而相互抵消 當引力波傳來時 這兩面反射鏡到透射鏡的距離就會發生微小的變化 沿著一個方向收縮 延期垂直方向延展 這種微小的距離變化最終影響匯聚後激光的干涉條紋 這就是利用激光干涉探測引力波的基本原理 美國加州理工大學的索恩發現激光干涉的方法確實可行 於是麻省理工大學和加州理工大學 在美國合作建造了兩個激光干涉引力波天文臺 激光干涉引力波天文臺成巨大的L形分佈 像巨人的兩條手臂一樣垂直擺放 臂長越長探測引力波的靈敏度也就越高 但是也就意味著更高的技術要求和更多的經費預算 最後他們決定建造兩個臂長為4公里的激光干涉引力波天文臺 按照初步的估算 一個雙黑洞系統並核時發出的引力波經過這樣的激光干涉 引力波天文臺時產生的形變也不過一根頭髮絲的一萬一分之一 或者一個原子的一億分之一 甚至一輛卡車經過或者一次輕微地震都足以產生比這大的多的影響 因此激光干涉天文臺需要建造在人跡罕至的地下 並將光學裝置置於結構複雜的防震臺上用以儘量減少地震帶來的影響 為降低空氣分子熱運動的影響 他們又將光路置於幾乎完全真空的環境 當然這些都還遠遠不足夠 為了減少特定地域偶然的人類活動或地震等產生的影響 他們把這兩個天文臺分別建在距離3030公里的路易斯安那州的列文斯頓和華盛頓州的漢福德 只有這兩個距離如此遙遠的天文臺同時探測到的信號纔有可能真的來自引力波 這兩個激光干涉引力波天文臺於1999年11月建成 在停止運行並升級應用了很多新技術後 相較於2010年探測靈敏度提高了大約4倍的ALIGO於2015年9月開始運行 到2021年它的靈敏度有望再提升大約2.5倍 屆時提升的激光干涉引力波天文臺所能探測的宇宙空間比原來的激光干涉引力波天文臺要大1000倍 按照最初的預計2015年共計3個月的運行時間內提升的激光干涉引力波 天文臺有可能觀測到大約0.0004到3個雙中子星系統釋放出來的引力波信號 十分幸運的是這兩個相距3030公里的激光干涉引力波天文臺 在開始運行後很短的時間內 即2015年9月14日同時測量到一個相同的引力波信號 這有力地證明這個信號應當不是由偶然的人類活動或者地震造成的 而確實是來自引力波產生的時空扭曲 經過細緻的分析 他們的結論是這個信號發自距離地球約13億光年質量 大約分別為36和29個太陽質量的兩個黑洞的並核 並核後形成一個質量約為62個太陽質量的黑洞 釋放出能量大約相當於3個太陽質量的引力波 他們真的做到了 這是一個不可思議的成功 發現引力波不僅為了證實引力波和愛因斯坦的引力理論 而且在於它開啟了一個全新的方式去窺視宇宙的奧祕 人類從此可以擺脫完全依賴電磁信號來探索宇宙的單一方法 事實上宇宙中有很多物理過程很難用電磁信號來探究 經典意義下黑洞是黑的,它完全不發光 因此光信號並不能很好地幫助我們瞭解黑洞的基本物理 即便黑洞有霍金輻射存在 一個宏觀的黑洞所產生的霍金輻射也太過於細微而無法察覺 此外,在年齡小於38萬年的宇宙中充滿了帶電的粒子 這些粒子和光強烈地耦合在一起 以至於光都無法在宇宙中自由地傳播 因此光信號也不能穿透到宇宙的早期 但是,引力是萬有的 引力波可以在真空又或是充斥著緻密物質的區域中自由傳播 無法阻隔 因此引力波可以直接攜帶大量有關黑洞、中子星、超新星的核心 以及宇宙起源等等的信息 甚至於最終幫助我們理解極為深奧的時空的本質 提升的激光干涉引力波天文臺發現雙黑洞並核所釋放出來的引力波緊緊地開端 相信它在不遠的將來可以發現更多來自不同引力系統發射出來的引力波 與此同時,歐洲和日本也都在興建新的激光干涉引力波天文臺 例如歐洲的Virgo和日本的Kagra 這些天文臺將組成一個全球引力波探測網絡 基於太空的探測裝置計劃也在籌備之中 比如由歐洲主導的ELISA、中國的太極計劃 以及由中山大學主導的天秦計劃等 毫無疑問,基於引力波的發現,人類對宇宙的認識將會大踏步向前進