什麼是引力波？爲什麼引力波的傳播速度是光速？

引力波是愛因斯坦在廣義相對論這個理論做出來以後，根據這個理論做出的推論之一。

那麼什麼叫引力波？實際上這個說法不太準確，只是比較形象而已。

引力波是大質量物體，彎曲空間的時候，形成的一種空間漣漪。

所以，引力波不是引力的波動，而是空間的波動。

因爲根據廣義相對論，引力實際上不是一種力，是質量引起附近時空的彎曲。

空間會有彎曲這個問題，在以前是從來沒有人想過的。

所有的物理學家和我們的常識都認爲，這個空間是平的、是直的。

空間是一個空的東西，這個空的東西怎麼會彎曲，這個是無法想象出來的。

愛因斯坦關於空間彎曲的結論，也不是想出來的，是通過一系列嚴密推理做出來的。

廣義相對論最大的成就，就是把質量和空間的關係給理順了，顛覆了以前人類的認識。

這種空間的彎曲效應，表現出來的就是類似於引力的效應，也就是說和質量成正比，和距離的平方成反比。

所以說，把空間彎曲形成的這種漣漪稱爲引力波，也是可以理解的。

相對論這個詞最開始是從狹義相對論這裡面出來的，它的原意是說所有的運動都是相對的。

像廣義相對論這種關於空間和引力的理論，爲什麼要冠以相對論的名稱，爲什麼不叫引力的理論呢？這就是要從推導過程來說起。

根據物理學家對於引力場中物體運動的測量，發現了引力質量和慣性質量完全相等。

所以引力場的局部，可以用做加速運動的慣性系來代替，這被稱爲等效原理。

那麼，我們知道慣性系的運動要受到狹義相對論的約束，要受到光速的約束，光速是所有運動的極限。

愛因斯坦就是根據等效原理，從狹義相對論出發，推導出的廣義相對論。

既然是狹義相對論推導出來的結果，必然要受到光速約束，所以在廣義相對論裡面，光速仍然是極限。

所以，空間彎曲的速度不能超過光速，完全等同於光速。

既然空間彎曲的速度是光速，那麼由空間彎曲形成的引力波~空間漣漪，傳播的速度必然是光速。

以前沒有科學家認識到空間會被質量彎曲，主要是因爲這個彎曲的幅度非常、非常的小。

星光掠過太陽表面的時候，引起的偏折角度只有一度的1/200。

所以說，空間的彎曲絕對不是空談，它和物理測量是對應起來的。

也可以說，廣義相對論寓言的空間彎曲，是一種物理測量意義上的彎曲。

這就好像我們去判斷一個桌子的面，是曲面還是平面一樣。

如果這個桌子的面是曲面，拱起來的，我們用一根直的尺放在它上面，兩頭就會翹起來，不能放平。

如果對空間彎曲的程度進行一個評估，就必須要用不同的尺子，這個“尺子”在物理學上就被稱爲度規，也就是說度量的規矩。

在平直空間，兩點之間的距離是 X平方加上Y平方加Z平方之和，再開根號。

但是在彎曲的空間中，它前面還要乘以一個特殊的函數，這個特殊的函數，就是相當於測量彎曲空間的尺子。

只不過在平直空間這個尺子是1，在彎曲的空間中，它會變成其他值。

既然質量能夠影響空間，大質量的物體在空間中運動，必然會拖動、攪動空間，這就會形成不斷向外擴散的空間漣漪。

這就是所謂的引力波。

引力波通常情況下是非常、非常微小的空間起伏。

地球繞太陽轉動，也會引起空間漣漪，但以人類的技術是沒有辦法測量的。

只有質量特別大的星體，相互圍繞旋轉或者撞在一起的時候，才能夠釋放出能量巨大的引力波。

這些能量巨大的引力波，在宇宙中會以光速擴散，會引起比較大的波動，才能夠讓我們的測量儀器有反應。

現代引力波測量就是用激光干涉的方法，在一個真空的管道中，一束激光在兩個鏡面之間來回反射，形成干涉，一旦空間被擾動了，干涉的條紋就會產生變化，這樣我們就知道有引力波了。

世界上第1個引力波測量裝置，是美國的激光引力波干涉天文臺。

引力波探測對於測量精度的要求非常高，因爲引力引起的空間擾動幅度，只有一個質子直徑的1/1000。

如果我們把一個原子放大到足球場大小，質子只相當於足球場中間的一個螞蟻，1‰只相當於螞蟻身上的一根汗毛。

由此可見，引力波探測難度之高。所以引力波天文臺也是經歷了很長時間，花了海量的資金以後才研製成功的。

引力波測量裝置有兩個相互垂直的探測管道，這樣才能知道引力波的方向。