当前，若提名科学前沿最热领域，大多数人会投给引力波，因其在两年内四次捕捉到来自黑洞的引力波、斩获一尊诺贝尔奖，且影响了所有科技强国的研究计划。
再探引力波
值得欣喜的是，刚刚过去的2017年10月，科学家宣布，于8月17日，美国激光干涉仪引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，简称LIGO)和欧洲处女座引力波天文台（VIRGO）首度从数千公里外同时捕捉到中子星碰撞释放出的引力波。这是继上次黑洞融合产生引力波后，科学家一年多来的第五次捕获，也是首次获得中子星碰撞生成的引力波。
中子星是恒星演化末期，经由超新星爆炸后，可能形成的产物之一。其中，恒星经历猛烈压缩，内部物质中的电子并入质子组成中子，最终成为直径仅十余千米，却拥有数倍太阳质量的致密星体。中子星的诸多天文现象极具观测价值，如其密度极高，每立方厘米可达数十亿吨，当两个致密的中子星进一步碰撞、合并时，会瞬间释放出庞大能量，这使得天空某个区域的伽马射线强度在短时间内骤然增强，产生“伽马射线暴”。
此次发现历程如下：
LIGO与VIRGO同时捕获到一个持续约1百秒的新引力波信号，通过对信号特征的分析，科学家认为其源自两颗中子星的合体。信号到达约1.7秒后，美国国家航空航天局（NASA）的费米卫星探测到一个伽马射线暴。由于引力波信号与伽马射线暴同时来自天空同一区域，科学家判定两者必然由相同天文事件产生。
随后，全球天文学家在收到LIGO的通知后，纷纷使用最先进的望远镜，如钱德拉X射线空间望远镜、哈勃空间望远镜、甚大望远镜以及阿塔卡玛大型毫米波天线阵，对相关区域展开观测。
持续数周的后续观测，结合约百秒的引力波数据，科学家得以全面还原这一天文事件。约1.3亿年前，在长蛇座尾部的“NGC4993”星系中，两个比太阳略重的中子星偶然邂逅，最初相距约400千米，以每秒12圈的速度绕对方转动。巨大的质量扰动了宇宙，输出一阵阵时空涟漪——引力波。
随着中子星离得越来越近，其转速逐渐提升至每秒2000圈，引力波的“哨音”也愈发急促。最终，两颗中子星迎头相撞，10亿℃的高温物质从碰撞点喷涌而出。庞大的冲击波穿透喷涌物质时，也辐射出剧烈的伽马射线。这些光、宇宙射线和引力波，以光速历经1.3亿年，抵达地球，为人所察觉。
“多信使天文学”
此次中子星碰撞产生的引力波被成功捕获，对天文学研究而言具有里程碑意义。
常言道，天文学研究如同“盲人摸象”，因为宇宙浩瀚无垠，难以理解，往往一种观测方式只能获取片面信息。从古人徒手仰望星辰，到伽利略首用天文望远镜指向夜空，人类观测宇宙最初只依靠肉眼，而这种观测受制于天气条件，且许多天体肉眼不可见。
随着科学发展，人们逐渐认识到宇宙中除可见光外，还存在X射线、无线电波等隐射线。人类通过探测它们，得以触及“宇宙大象”的其他侧面，如黑洞的引力使光线亦无法逃逸。人们虽无法看到黑洞，但它会释放强烈的X射线，使得天文学家能够分析黑洞的若干性质。现代科学家的研究对象就是“电磁波天文学”，利用可见光、X射线、无线电波等不同波段的电磁波来“观测”天文现象。
引力波是与电磁波性质迥异的物理现象，爱因斯坦百年前的广义相对论指出，引力波记录的是时空变化的“涟漪”，它与物质的相互作用极为微弱（不像电磁波），且其携带的来自波源的信息恒久不变。科学家由此拥有了另一种“听闻”天文的途径，使“电磁波天文学”升级为“多信使天文学”，既可利用电磁波“观测”，又可利用引力波“听闻”，甚可利用电磁波“观测”那些从引力波“聆听”到的天体。此次“中子星碰撞”便是以这种方式研究的——科学家仅凭引力波数据就获悉中子星碰撞过程、确定伽马射线暴的起源，后又用电磁波“观测”到这场碰撞。
接下来，科学家将用相同的技术手段（LIGO、VIRGO）持续观察更多黑洞、中子星合并产生的引力波，未来可能每日都有新发现。“多信使天文学”还有两个更重要的研究方向
根据科学理论，在宇宙诞生后的约138亿年，它经历了一段充斥着极热光子、电子和质子的等离子态时期，形成了一团高温、高密度的带电物质。光子在这团浆云中散射，无法穿透这层炽热的颗粒层。宇宙最初的38万年对我们而言是不可见的。
直至大爆炸发生38万年后，随着宇宙的膨胀和冷却，原子开始形成，带电物质渐渐散开，宇宙中便有了可以传播的光线（运动的光子）——这也是“电磁波天文学”所能研究的所有天文现象的“时间起点”。而在此之前发生的情况，只能寄希望于初始引力波。
引力波能做什么？
不得不讨论引力波对普通人的价值，毕竟“宇宙时空”离我们太遥远。事实上，科学家在探索引力波的过程中取得的科技进步，已经有不少可以转化为民用技术。
以世界上最重要的引力波探测天文台——美国的LIGO为例，它耗资数亿美元，由上千位科学家花费40年建成，但仍需要不断“升级”。原因在于，引力波非常微弱，地壳运动的震颤、数千千米外海浪拍打岩石的声音、温度的略微上升，都可能对探测造成干扰。为了提高抗干扰能力，LIGO必须将精度技术提升到极致。
比如，LIGO使用的镜片由高纯度的二氧化硅制作，可以使投射三百万个光子中仅有一个光子被镜片吸收。这说明镜片比空气都更通透，该技术可以应用于医疗、手机和相机领域；在探测引力波时，LIGO激光在天文台内反射400次，总光程达1600千米，但仍能保持不发散、不衰减，其中必定使用了高超的激光功率放大技术，这或可为无人驾驶汽车中的激光雷达提供借鉴；LIGO真空系统内的压强，仅为海平面大气压强的万亿分之一，如此高真空技术对需要防尘的半导体加工业也颇具价值；而LIGO的减震抗震系统，在导弹存储方面也可直接应用。
但引力波本身能做什么？可以肯定的是，在可预见的未来，引力波对日常生活几乎没有用处，最多只能激发导演或作家的创作灵感。当人类最初意识到电磁波的存在时，也没有意识到它有什么用，而如今，电磁波却在微波炉、手机和航空中不可或缺。引力波也许会重复这一故事。
本文源自大科技〈科学之谜〉杂志2018年1期 文章 欢迎您关注大科技公众号：hdkj1997