张双南：引力波其实不该叫“引力波”

引力波是广义相对论的一个重要预言。根据广义相对论，引力或者引力场的本质就是质量引起的时空的扭曲，简单的说引力就是空间的弯曲。

而引力波的本质就是弯曲的时空随时间的变化，简单地说就是弯曲的空间的运动，因此把引力波称为“空间波”更加合适，类似于“声波”或者“电磁波”，只不过“声波”或者“电磁波”都需要在空间中传播，而引力波则是空间本身的传播。

在发现引力波之前，天文学家面对宇宙只能用望远镜“看”，实际上是聋子！而发现引力波之后，天文学家面对宇宙就可以“听”了，开始可以聆听宇宙的声音。面对浩渺的宇宙，人类从此耳聪目明了！

利用进一步的更加高精度的引力波观测，科学家有望回答黑洞到底是什么？广义相对论理论是最好的引力理论吗？除了促进黑洞和广义相对论的研究，探测到黑洞和中子星或者两个中子星的并合，将能够促进我们对于中子星的内部结构的理解，也许能够回答所谓的“中子星”内部到底主要是由中子还是夸克组成的这个中子星研究的终极问题！通过探测宇宙大爆炸产生的原初引力波，人类将能够检验关于大爆炸的各种理论模型，进一步理解我们的宇宙的起源。

电磁波是电磁场的震荡的传播，比如一个加速运动的电荷就会产生电磁波。电磁波也是我们最熟悉的两种波动之一，光就是电磁波，电磁波的传播不需要介质，也就是在真空中就可以传播，这就是我们能够看到宇宙远处的天体的原因。

当然，电磁波也可以在介质中传播，在不同的介质中不同频率或者波长的光的传播的速度不一样，这就是所谓的色散效应，我们能够看到美丽的彩虹就是这个原因。另外一种我们最熟悉的波动就是声音，声音就是物质的振动的传播，所以是机械波，机械波的传播需要介质，在不同的介质中声音传播的速度也是不一样的。但是在真空中声音不能传播，这就是为什么太空中出舱的宇航员就是面对面可以对视用眼光交流，要想说话就必须通过无线电对话。

如我在回答第一个问题的时候解释的，引力波则是完全不同的一种波。引力波的传播不需要介质传递，换句话说，引力波就是空间的涟漪，所以宇宙中所有的物质和能量都能够感受到引力波，也因此引力波会衰减，只不过引力波和其他物质作用的效应极其微弱，比如目前发现的引力波引起的物质的振动幅度只有一个原子核（比如一个质子）的千分之一，这就是为什么这个一千多人的团队用了几十年的时间、花了美国科学基金会历史上最大的一笔研究经费、最后建造了一台有史以来最精密的距离变化测量仪器，才最终发现了引力波。

因此引力波对地球的影响完全可以忽略，地球就只会感受到太阳、月亮以及太阳系内其他行星的引力的影响。

这是一个非常好的问题！首先，任何两个天体相互绕转的过程中都会产生引力波，比如地球绕太阳运动就会产生引力波，只不过不同天体的绕转产生的引力波的强度有所不同。

由于黑洞和中子星的体积都很小，比如具有太阳质量的中子星的半径只有几公里，而具有同样质量的黑洞的半径（也就是史瓦西半径）更小，因此它们可以靠得很近，而且绕转的周期很短，这样产生的引力波就很强，这就是为什么目前探测到的引力波都是来自于黑洞或者中子星的绕转。由于它们可以离的很近，最后还必须并合在一起，这个时候产生的引力波就更强了。

但是，由于黑洞贪吃，任何到黑洞附近的物质最后都只能一去不回头地落入黑洞，所以在两个黑洞离得比较近而能够产生足够强的引力波的时候，黑洞周围的物质就已经被黑洞吃光了，而黑洞内部的物质无论怎么折腾都不可能出来，没有物质在黑洞外面当然就不能产生电磁波辐射，所以两个黑洞最后就只能产生引力波了。

但是中子星本身就是物质，它们在最后阶段会产生剧烈的碰撞，两个中子星会同归于尽，在这个过程中不但产生强烈的引力波，而且很多物质就按照爱因斯坦的质能公式转换成为电磁波辐射出来了。

很有趣的问题！对于很多科学家来讲，当然是引力波的吸引力更大，否则为什么全球上千个科学家会用几十年的时间建立探测引力波的装置呢？当然工作之余，科学家也是喜欢玩手机的，没有智能手机，今天的生活无法想象。而我的很多工作都是在手机上完成的，比如旅途中处理电子邮件以及在微信群和同事们讨论工作。手机给我们的生活带来了很多方便和乐趣，也提高了我们工作的效率。

但是对于大部分公众来讲，毕竟引力波本身和我们的生活有很大的距离，我觉得还是智能手机吸引力更大。

对于今天的大部分人，不知道引力波也无所谓，但是不会用智能手机可就麻烦了，至少是无法享受我天天骑的共享单车的方便吧。尽管如此，还是有很多人想了解引力波以及引力波研究和探测背后的精彩故事，比如我就经常被邀请讲引力波，而且每次引力波的重大进展都会导致全球数亿手机被刷屏，这时候，引力波和手机的吸引力就是一样大了。

谢谢您给我这个机会进一步探讨这个重要问题！

这是我在百度百科上找到的对《杞人忧天》的解读：“《杞人忧天》是一则寓言，出自《列子·天瑞篇》。文章通过杞人忧天的故事，嘲笑了那种整天怀着毫无必要的担心和无穷无尽的忧愁，既自扰又扰人的庸人，告诉人们不要毫无根据地忧虑和担心。“很显然，这代表了两千多年来中国社会用四个字的时候表达的主要意思，无论《列子》当时的原意如何。而这正是我用这个例子批评中国传统文化里面没有科学元素的原因。

如果要讲科学，那么《列子》里面对这个“杞人“忧天的劝解和现代物理学没有一毛钱的关系。事实上，企图用古代的传统思想牵强附会、自圆其说地解释自然，声称符合现代科学，这是现代很多中国人解读中国传统文化的做法。借用清华大学鲁白教授的话，这就是用放大镜和显微镜在故纸堆里“找科学”，这是不可能成功的，因为科学不是起源于中国，现代科学的任何成就都和中国传统文化没有任何关系。虽然中国历史上也曾经有过零星的科学实验，比如墨子的光学实验等等，但是这些偶尔的“灵光乍现”并没有对科学的发展产生过任何影响。

我相信地球以外真的存在外星生物，甚至存在外星人。我们知道，宇宙中其它的地方存在很多类似我们太阳系这样的恒星-行星系统，有些行星甚至很类似地球，银河系内就发现了很多这样的行星。

如果地球上的生命和人是进化来的，那么没有什么理由在其它星球上不能进化出生命、甚至智慧和文明生命。而且生命也可能在其它环境下进化产生出来。因此我相信宇宙中一定有很多星球上有外星生物甚至外星人，尽管他们的样子以及文明程度可能和我们不同。

当然，目前我们还没有发现外星人存在的证据，既没有发现他们到访过地球，也没有发现其它地方有外星人，更没有接收到过来自外星人的信号（或者收到了但是没有识别出来）。但是没有找到不等于不存在，毕竟我们只搜寻了宇宙中很小的部分，所以天文学家还是努力寻找中。我相信，在今后的几十年内天文学家至少能够找到外星生物，至于什么时候以及能否找到外星人，我就没有那么有信心做预言了。