题图：视觉中国
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如何看待 2017 年诺贝尔物理学奖授予引力波和 LIGO？未来引力波天文学有哪些研究值得期待？
知友：狐狸先生（天文学、天体物理学、物理学等 5 个话题的优秀回答者）
引力波从 2016 年发现开始就呼声很高。现在得了诺贝尔奖，应该是得奖速度最快的工作之一了。按照颁奖词，这个奖表彰了他们在 LIGO 的建造和引力波探测方面的贡献。
引力波是广义相对论的直接预言之一。广义相对论告诉我们，物质的引力会造成周围空间的弯曲。
那么，引力波就是空间弯曲的动态传播。一个静止的天体只能造成空间的静态弯曲，正如静止的电子只能产生静电场。
当两个天体互相绕转的时候，它们的引力对空间的扭曲是随时间变化的。就好像有人在水池中央搅动水面，水面的变化会以波动的形式传向四方。
类似的，相互绕转天体造成的空间变化也会向各个方向传播开来。这种由引力场变化造成的空间波动就是引力波。
当引力波穿过地球，地球附近的空间回随着引力波的变化而发生周期性的弯曲变形。但是这种空间变化非常微弱，对地球上物体的影响微乎其微。
目前，引力波探测器探测到的事件都是双黑洞合并。如果两个 10 太阳质量的双黑洞合并，其发出的引力波扫过 LIGO 探测器四公里的长臂，造成的改变只有 10^-18 米量级。也就是说，在 4 公里的长度上，引力波造成的长度改变只有质子直径的千分之一。
目前看到的引力波现象都是双黑洞绕转合并产生的，人们探测到的是黑洞合并的最后时刻。2016 年的第一起引力波事件是美国的 2 组 LIGO 探测器发现的，而后 LIGO 又继续发现了三次次引力波现象。
最后一次探测，欧洲的VIRGO探测器也加入了探测。随着探测器的增加，引力波发射源的定位也变得更加细致。
引力波探测从科学上讲，有数重重大意义。
首先是完成了爱因斯坦广义相对论的最后一块拼图。这好像 Higgs 粒子是标准模型预言的最后一种粒子。从这个意义上，引力波发现和确认本身就够得上诺贝尔奖。
其次，引力波开辟了一扇观察宇宙的新的窗口。比如，黑洞本身是不发光的。此前，人们对黑洞的研究要么借助物质落入黑洞前发出的光来研究黑洞的性质，要么借助其他天体围绕黑洞转动研究黑洞的质量。但是通过引力波就可以直接研究黑洞。
当黑洞合并时，引力波是从非常靠近黑洞视界面的地方发出来的，黑洞自己直接发出的语音。通过引力波信号，人们就可以研究研究黑洞合并前后的质量，自旋等重要性质。
未来，大量的黑洞，或者中子星合并事件被发现，人们还可以用它们的统计信息研究宇宙中的恒星形成历史。
引力波的确认也为人们研究宇宙大爆炸最初时刻带来了曙光。目前人们看到的宇宙中最早的光，来自于宇宙诞生后 38 万年。理论上，此前的宇宙是不透明的，因此人类不可能观测到比这个时刻更早的宇宙状态。
但更早期的宇宙对引力波依然是透明的，宇宙暴涨时期发出的原初引力波可能带给我们宇宙初生时真正的信息。当然，目前的引力波探测器 LIGO, VIRGO 都无法探测到宇宙原初引力波。
但新一代的引力波探测器正在建造和设计，这些项目能够获得资助和支持很大程度上得益于 LIGO 发现的激励。
引力波真正吸引人的是它的未来，尤其是，在研究黑洞合并时的空间几何剧烈的变化时，是否能够探知更本质的物理现象。
如霍金指出的，目前对黑洞合并引力波的观测，已经可以形成对他著名「黑洞面积定理」的粗略检验。
目前正在建造中的新一代引力波探测器是否能够对引力物理和量子力学的结合给出新的观测证据？过去两年有一些文章已经在这方面给出了一些新颖的想法。
有趣的是，本次引力波诺贝尔奖没有提及引力波对黑洞的发现。这意味着黑洞理论本身更佳可能在未来独自获得一次诺贝尔奖。
我个人觉得这次诺奖，引力波还称不上是全无悬念。
在天文学领域，和引力波一样重量级的研究还有一些，比如：暗物质的存在，暴涨理论，星系形成理论，黑洞理论，但是引力波相比这些研究似乎有着更佳明确的排他性。
这种干脆利落的发现，往往是最容易获得诺贝尔奖青睐的。此外，多项关于太阳系内行星探索和太阳系外行星探索的工作，无论从重要程度还是证据可靠性上都是完全配得上一次诺贝尔奖的。但目前还有待诺贝尔奖开辟为行星科学颁奖的先例。
目前发现的黑洞。大量小黑洞都是通过 X-ray 观测间接发现的。蓝色的黑洞是通过 LIGO/VIRGO 引力波观测发现的。虚线的圈是尚未确定的引力波探测。有趣的是，目前引力波发现的黑洞，都是质量比较大的。
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