今晚香港時間 2330終於宣佈真．重力波被發現（物理小王子）

假如你是物理愛好者，可能會聽聞過話物理學界已發現重力波(Gravitational Wave)。如果重力波真係被發現，呢個必然係諾貝爾物理學獎嘅首選，因為重力可以幫人類進一步了解宇宙遠處嘅各種天體，包括黑洞，甚至宇宙最早期嘅狀態。呢個說法都好似沉寂咗一段時間，但係今年二月十一日(星期四)，即係今日，物理學界將會正式向公眾宣布發現重力波嘅存在。

電磁波、聲波、光波我地聽得多，但重力波究係咩嚟呢？佢係點樣產生出嚟呢？根據維基嘅定義，「重力波指時空曲率中以波的形式從射源向外傳播的擾動，這種波會以重力輻射的形式傳遞能量」（重力波(相對論) – Wikipedia， 2016）。簡單咁講，我地可以借用古典電磁學產生電磁波嘅原理去比喻重力波。根據古典電磁學，帶電荷粒子喺加速狀態下會釋放出電磁輻射。同樣地，帶有質量嘅物件亦會喺加速狀態下釋放出重力輻射。當然，我地都知道宇宙間四種力（引力、電磁力、強核力、弱核力）最弱就係引力，所以質量要對時空結構造成巨大攪動，先至能夠造成漣漪（Ripple）。故當時愛因斯坦（Albert Einstein）雖然可以用公式證明重力波嘅存在，但因佢太微弱，變相難以觀察。

咁時至今日物理學家嘗試從邊幾方面去揾出重力波嘅源頭呢？主要係從雙星系統、脈衝星、重力塌縮同伽瑪射線暴、恆星質量同超大質量黑洞等去觀察，因為呢啲極高質量嘅系統都呈現出非對稱運動，運動速度愈高，散發嘅重力波就愈強，觀察者可以見到時空被扭曲。

因為兩個自由物體會隨住佢哋之間嘅距離有節奏咁波動，其頻率會同重力波相同。我地可以藉住重力波產生不同嘅頻率，了解其對時空坐標距離嘅改變。而預期可被觀察嘅頻率可分為四類：

今次發現主要係由造價5億7000萬美元嘅鐳射干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO)嘅研究團隊所發現。天文台中有三組儀器，其中兩台位於美國華盛頓州，另一台則在路易斯安那州。LIGO透過對射向反射鏡面嘅兩支垂直雷射來回反射，形成干涉條紋，測量佢地之間嘅光程差（travel distance difference of light)，稱為雷射干涉術。當引力波幅夠大，其造成的光程差會改變，以致干涉條紋位移，重力波便可以被觀察得到。

係1916年，阿爾伯特·愛因斯坦透過他所發現的廣義相對論(General Theory of Relativity)預測重力波的存在。1974年侯斯（Russell Hulse）與泰勒（Joseph Taylor）研究波霎雙星的互繞速率變快、軌道收縮，推論出重力波確實存在。截至2012年，最為敏感的探測器位於LIGO和VIRGO天文台，靈敏度高達5×10−22，仍未能觀察到重力波。相距一百年後，終於可以正式公布研究成果。我相信呢個發現將會轟動物理學界，為人類了解宇宙揭開神秘嘅面紗。

延伸閱讀：

波霎雙星證實廣義相對論正確性達99.95%
http://tamweb.tam.gov.tw/news/2006/200609/06091902.htm

梶田隆章：「重力波偵測-The KAGRA project」講座報導
http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=68926

重力波 (相對論)
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B%E6%B3%A2_%28%E7%9B%B8%E5%B0%8D%E8%AB%96%29#.E6.A6.82.E8.BF.B0

傳頌大霹靂的重力波
http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=featurearticles&id=2260

LIGO Gravitational Wave Observatory

作者：物理小王子（本文章由聚言時報授權提供）