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重力波–時空中的漣漪

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張祥光｜清華大學物理系系主任

為什麼重力波那麼重要？因為它被認為是「因斯坦最後的預言」。今（2016）年 2 月 11 日正逢台灣年假期間，國際科研團隊「LIGO科學合作」（LIGO Scientific Collaboration）宣布人類數十年來最重要的物理學與天文學發現：實驗觀測直接證實了愛因斯坦廣義相對論百年前預言的「重力波」（gravitational waves）確實存在！

愛因斯坦在 1916 年正式發表了廣義相對論，至今（2016）年剛好滿百週年。在百年後的今天，位於美國路易斯安那州和華盛頓州的兩座巨型雷射（激光）干涉重力波天文觀測台LIGO 重力波探測器，使用中學物理就學到的簡單光干涉原理，把兩束互相垂直的雷射光各自沿著4公里長的隧道發射；在光徑的盡頭再用面鏡將之反射回起點，重新結合，而形成干涉圖像。

兩座巨型雷射干涉儀，各自於 2015 年 9 月間接收到波形幾乎相同的訊號，兩訊號相隔 0.007 秒，此訊號間隔時間正好是以光速前進的重力波從一座干涉儀傳到另一座所需的行進時間。經過分析，實驗團隊認定此訊號可能來自位於13億光年之外的兩個黑洞快速相互旋繞，最後匯聚成一個大黑洞過程中發出的重力波。此兩黑洞的質量分別為太陽質量的 29 倍與 36 倍。

此一重大發現使得物理界宇宙與天文領域熱鬧非凡，有許多學者對此發現給予很高的評價，預測會是今年度物理諾貝爾獎重頭戲。清華大學跨領域科學教育中心中心即時安排了一場講座，特別邀請清華大學物理系所暨天文所張祥光教授講說重力波相關的最新發現。

重力波(9) 相對論(24)

重力波–時空中的漣漪

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