談談引力波的測量
老幾
引力波的實測
2016年2月11日， LIGO宣布人類歷史上首個引力波直接探測結果。這束引力波的信號於2015年9月14日9時51分（UTC）許被位於利文斯頓和漢福德的兩架LIGO激光干涉儀先後捕捉到，之間相差7毫秒。
根據探測信號，這束引力波來自位於南天的距地球約13億光年的雙黑洞。兩個黑洞的質量分別約為太陽質量的29和36倍，它們以類似於太極圖所演示的方式互相旋近融合為質量約為太陽62倍的黑洞。在這短短的一眨眼間，有大約3倍於太陽質量的物質通過愛因斯坦的質能方程E=mc^2轉化為了能量，並以引力波的形式釋出，其峰值功率達到了全宇宙的所有可見光功率的50倍。這次雙黑洞融合約計發生在6億至18億年前。
上圖：兩個探測器所觀測到的GW150914引力波事件。該圖展示了在兩個LIGO探測器中觀測到的由該事件產生的引力波“應變”如何隨時間（秒）和頻率（赫茲）變化。(LSC/Virgo collaboration)
從上圖測量結果，可以看到，此次引力波發生的時間不到2毫秒，其引力波頻率大約在30赫茲到250赫茲之間，非常類似於大型煤粉鍋爐紅外火焰探測所使用的有效頻率範圍。
難測的引力波
任何測量，都需要藉助於物質的相互作用才得以實現。人類能夠肯定各自的存在，是因為人們之間的互相作用。我們不能夠肯定鬼的存在，是因為“鬼”跟我們“陰陽相隔”，不發生作用。我們測不到“鬼”，能測到“人”比如人家打我一拳，通過拳面和我身體的相互作用，我就能夠感受到對方用了多大的力。
引力波之所以難測，根本原因是引力波像“鬼”一樣，與物質相互作用力非常小。而這就是為什麼從愛因斯坦廣義相對論在1915年提出並預言引力波的存在以後，地球上無數頂尖的頭腦都試圖測量引力波，到現在證實用了100年之久的一個重要原因。
而正是由於引力波物質相互作用力非常小的這個特性，使它本身被物質吸收而導致的衰減最小，人類才有可能通過它知道億萬年前億萬光年之遠所發生的事件。
有專家舉這樣一個例子：一個地面探測器可以感測到的微弱輻射暴，其頻率為1000赫茲，到達地球時的引力強度為10-22的引力波，則其能量通量相當於滿月時地球從月球接收到的電磁輻射能量通量的兩倍，大約有1ms之久，這引力波源是夜間天空最亮的星體。這表明引力波實際可以攜帶很大的能量，但與物質相互作用力非常小，這才是引力波難以被探測的根本原因。
上面這種說法，混淆了兩種根本不同的物理量，因為探測到的引力波的量是時空變化的量，而非引力波輻射的能量。就如同鍋爐紅外火焰探測所使測的是火焰能量變化的量，而非火焰能量本身。又如同測某人坐火車在車廂里跳躍，跟火車開多快，兩者之間並無必然聯繫一樣的道理。
引力波的證實，無疑是當代科學最為重要的發現。而引力波在哲學上意義，不亞於其在科學上的意義。
