通過(guò)比較引力波應(yīng)變數(shù)據(jù)（以在漢福德的H1探測(cè)器所接收的應(yīng)變?yōu)槔┖陀蓮V義相對(duì)論計(jì)算得出的在旋進(jìn)（inspiral）、合并(merger)、鈴宕（ringdown）三個(gè)過(guò)程的最佳匹配波形，得出的關(guān)于GW150914的一些關(guān)鍵結(jié)論。圖片下方展示了兩個(gè)黑洞的間距和相對(duì)速度隨時(shí)間演化的過(guò)程，它們的速度在不到0.2秒的時(shí)間內(nèi)達(dá)到了0.6倍光速。（此圖版權(quán)為L(zhǎng)SC/Virgo Collaboration所有）

后續(xù)跟進(jìn)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果還顯示，GW150914是一個(gè)36倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞和一個(gè)29倍太陽(yáng)質(zhì)量黑洞并合事件，在并合后產(chǎn)生了一個(gè)62倍太陽(yáng)質(zhì)量帶自旋的kerr黑洞。這一切發(fā)生于距離我們十幾億光年以外的地方。LIGO 探測(cè)器真實(shí)地探測(cè)到了很久以前發(fā)生于某個(gè)遙遠(yuǎn)星系的一個(gè)大事件！

將并合前的兩個(gè)黑洞和最終產(chǎn)生的黑洞相比較，可以發(fā)現(xiàn)這次并合將大約3倍太陽(yáng)質(zhì)量（大約600萬(wàn)億億億（~6×1030）公斤）轉(zhuǎn)換成了引力波能量，其中絕大部分在不到一秒的時(shí)間里釋放了出去。相比之下，太陽(yáng)在一秒內(nèi)發(fā)出的能量大約只相當(dāng)于是四十億（～4×109）公斤物質(zhì)轉(zhuǎn)換成的電磁輻射。實(shí)際上，令人驚奇的是，GW150914放出的峰值功率要比可觀測(cè)宇宙中所有星系的光度總和還高10倍以上！正是因?yàn)橹旅茈p星系統(tǒng)在并合前的最后階段才能釋放達(dá)到峰值功率的引力波，所以之前提到的還有3億年才能并合的PSR1913+16雙星由于正在釋放的引力波強(qiáng)度還太弱，因此很難被探測(cè)到。

以上數(shù)據(jù)還表明，這兩個(gè)黑洞在并合前的間隔只有數(shù)百公里，引力波的頻率在此時(shí)大約達(dá)到了150Hz。因?yàn)樽銐蛑旅?，黑洞是唯一已知在如此近的距離都不會(huì)碰撞融合的物體。由并合前總質(zhì)量可知，雙中子星的總質(zhì)量遠(yuǎn)低于此，而如果是一對(duì)黑洞和中子星組成的雙星的話，要產(chǎn)生這樣的波形，它們必定會(huì)在遠(yuǎn)低于150Hz的時(shí)候就早已開(kāi)始并合了。因此，GW159014確鑿無(wú)誤是一次雙黑洞的并合事件。

新的時(shí)代

愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論自從100年前提出以來(lái)，歷經(jīng)了重重考驗(yàn)，從對(duì)水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的解釋，到1919年愛(ài)丁頓對(duì)日全食時(shí)太陽(yáng)附近光線偏折的研究，再到對(duì)引力紅移的驗(yàn)證，每一次檢驗(yàn)，相對(duì)論都從容應(yīng)對(duì)。而這一次引力波的探測(cè)，更是有力地支持了相對(duì)論在強(qiáng)引力場(chǎng)下的正確性。至此，廣義相對(duì)論的所有主要預(yù)言被一一驗(yàn)證，而這一個(gè)傳奇的理論在經(jīng)歷了一個(gè)世紀(jì)的風(fēng)雨后歷久彌新。

有那么一個(gè)時(shí)代，人們以為物理學(xué)的大廈已經(jīng)完整地建立，后世的物理學(xué)家只需要修修補(bǔ)補(bǔ)，把某些常數(shù)測(cè)得更精確一些。做出這個(gè)預(yù)言之后沒(méi)多久，開(kāi)爾文就與世長(zhǎng)辭，遺憾未能見(jiàn)證他當(dāng)年預(yù)言的“物理學(xué)天空的兩朵烏云”把看似堅(jiān)固的物理學(xué)大廈連根拔起，在廢墟上挺立起新兩座的高樓：相對(duì)論和量子力學(xué)。

現(xiàn)在，似乎又到了物理學(xué)突破山窮水盡的時(shí)刻，又是一個(gè)后輩只能修修補(bǔ)補(bǔ)的年代，對(duì)于一個(gè)物理學(xué)家而言，生于這個(gè)時(shí)代似乎是不幸的。可是，引力波的發(fā)現(xiàn)，又打開(kāi)了一扇希望的大門(mén)。廣義相對(duì)論和量子力學(xué)存在著根本性的矛盾，一直是現(xiàn)代物理學(xué)天際線上的一朵烏云。而極大質(zhì)量和極小尺度的黑洞，是研究這一烏云最佳的著手點(diǎn)。引力波是唯一能深入探究黑洞的研究手段，作為物理學(xué)家，生于這個(gè)時(shí)代又是何其的幸運(yùn)！所以說(shuō)，引力波的探測(cè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了檢驗(yàn)廣義相對(duì)論本身的意義。

2015年9月14日引力波的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上的里程碑。這一非凡的成就，凝聚了太多物理學(xué)家的心血，也是多少人魂?duì)繅?mèng)縈的所在。我們有幸生在這個(gè)時(shí)代，見(jiàn)證物理學(xué)歷史的重大進(jìn)程。對(duì)于我們這些親身參與其中的科研工作者而言，更是感到無(wú)比榮幸。雖然我國(guó)目前在引力波領(lǐng)域的研究力量稍顯薄弱，少有專門(mén)的研究團(tuán)隊(duì)，但是在LIGO科學(xué)合作組織中也活躍著不少中國(guó)人的身影，包括大陸地區(qū)LIGO科學(xué)合作組織的唯一成員單位清華大學(xué)，利用GPU加速引力波暴數(shù)據(jù)分析和實(shí)現(xiàn)低延遲實(shí)時(shí)致密雙星并合信號(hào)的搜尋；采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法加強(qiáng)引力波數(shù)據(jù)噪聲的分析；分析引力波事件顯著性的系統(tǒng)誤差等。此外清華還參與構(gòu)建引力波數(shù)據(jù)計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)分析軟件工具為L(zhǎng)SC成員廣泛使用。我們特別感謝對(duì)本文有幫助的幾位LSC年輕同行們：羅切斯特理工的張淵皞，西澳大學(xué)的王龑、朱興江和儲(chǔ)琪，墨爾本大學(xué)的孫翎，伯明翰大學(xué)的王夢(mèng)瑤，格蘭薩索研究所的王剛等等。

在文章最后，列出LSC內(nèi)部幾位科學(xué)家包括我們自己對(duì)本事件的評(píng)價(jià)來(lái)結(jié)束此文。

4、發(fā)現(xiàn)引力波意味著什么？

“愛(ài)因斯坦當(dāng)初認(rèn)為引力波太過(guò)微弱而無(wú)法探測(cè)，并且他從未相信過(guò)黑洞的存在。不過(guò)，我想他并不介意自己在這些問(wèn)題上弄錯(cuò)了?！薄R克斯·普朗克引力物理研究所（阿爾伯特·愛(ài)因斯坦研究所）所長(zhǎng)艾倫（Bruce Allen）

“通過(guò)這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)祟愰_(kāi)啟了一場(chǎng)波瀾壯闊的新旅程：一場(chǎng)對(duì)于探索宇宙那彎曲的一面（從彎曲時(shí)空而產(chǎn)生的事物和現(xiàn)象）的旅程。黑洞的碰撞和引力波的觀測(cè)正是這個(gè)旅程中第一個(gè)完美的范例?！薄鞫?Kip Thorne)

“引力波的直接探測(cè)實(shí)現(xiàn)了50年前就設(shè)定好了的偉大目標(biāo)：直接探測(cè)難以捕捉的事物，更好地理解宇宙，以及，在愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論100周年之際完美地續(xù)寫(xiě)愛(ài)因斯坦的傳奇。” ——加州理工學(xué)院，LIGO天文臺(tái)的執(zhí)行官萊茲（David H. Reitze）

“這項(xiàng)探測(cè)是一個(gè)是時(shí)代的開(kāi)始：引力波天文學(xué)研究領(lǐng)域現(xiàn)在終于不再是紙上談兵。”——LSC發(fā)言人，路易斯安那州立大學(xué)物理與天文學(xué)教授岡薩雷斯(Gabriela González)

“在《星際穿越》和《三體》中，都不約而同地將引力波選為了未來(lái)科技發(fā)達(dá)的人類的通訊手段，這也許只能是美好的幻想，但對(duì)于天文研究而言，引力波的確開(kāi)啟了一扇新的窗口。吹進(jìn)來(lái)的第一縷清風(fēng)，就帶來(lái)了一個(gè)重大的信息：極重的恒星級(jí)雙黑洞系統(tǒng)存在并可以在足夠短的時(shí)間（10億年）內(nèi)并合。這是讓我們始料未及的。誰(shuí)能知道在將來(lái)的更多的探測(cè)中，LIGO和一眾引力波探測(cè)器能帶給我們什么樣的驚喜呢？” ——馬克斯·普朗克引力物理研究所、清華大學(xué)博士后，胡一鳴

“不少親朋好友問(wèn)過(guò)我，你在研究些什么。我都這么回答：我們?cè)谡伊硪环N光，一旦找到，意味著人類從此有了第六感，就像有了超能力，用一雙天眼飽覽神秘宇宙中無(wú)盡的奧妙?，F(xiàn)在，我們，找到了！” ——馬克斯·普朗克引力物理研究所博士生，明鏡