引力波有什么作用和用途？
引力被认为是时空弯曲的一种效应。这种弯曲是因为质量的存在而导致。通常而言，在一个给定的体积内，包含的质量越大，那么在这个体积边界处所导致的时空曲率越大。
当一个有质量的物体在时空当中运动的时候，曲率变化反应了这些物体的位置变化。在某些特定环境之下，加速物体能够对这个曲率产生变化，并且能够以波的形式向外以光速传播。当一个引力波通过一个观测者的时候，因为应变(strain)效应，观测者就会发现时候时空被扭曲。
扩展资料
通过研究引力波，科学家们能够区分最初宇宙奇点所发生的事情。原则上，引力波在各个频率上都有。不过非常低频的引力波是不可能探测到的，在非常高频的区域，也没有可靠的引力波源。
霍金(Stephen Hawking) 和 以色列（Werner Israel） 认为可能可以被探测到的引力波频率，应该在1.0E-7 Hz 到1E11Hz之间。引力波在不断的通过地球；然而，即使最强的引力波效应也是非常小的，并且这些源距离我们很远。
参考资料来源：百度百科——引力波
引力波有什么用
引力波有两个非常重要而且比较独特的性质。第一：不需要任何的物质存在于引力波源周围。这时就不会有电磁辐射产生。第二：引力波能够几乎不受阻挡的穿过行进途中的天体。然而，比如，来自于遥远恒星的光会被星际介质所遮挡，引力波能够不受阻碍的穿过。这两个特征允许引力波携带有更多的之前从未被观测过的天文现象信息。
引力波到底有什么用？
本文刊载于《三联生活周刊》2018年第18期，原文标题《宇宙中的“标准笛声”》
探测到来自宇宙深处的引力波，对于人类到底有什么用处？这是人们经常会问到的一个问题。
人类在地球表面，通过一对长达4公里的相互垂直的干涉臂，通过激光的干涉现象探测到时空自身所发生的极小尺度的变化，这本身就是一个了不起的成就，而它的意义当然远不止于此。探测到引力波信号，相当于人类又拥有了一个极其灵敏的感官，人类从此多拥有了一种方式来感知这个宇宙的存在，这也必定会对天文学研究产生深远影响。
在20世纪20年代，埃德温·哈勃（Edwin Hubble）做出了开创性的发现，所有星系都在离我们远去，这意味着整个宇宙都在膨胀，而且天体远离地球的速度与其和地球的距离成正比，这个比例的系数被称为哈勃常数（Hubble Constant）。正是这个发现让人类认识到宇宙存在着一个开端。
进入21世纪以后，人类又意识到宇宙不仅在膨胀，而且是在加速膨胀。问题在于，宇宙膨胀的速度到底有多快？这可以说是目前宇宙学研究最重要的问题之一，因为它不仅关系到人类理解宇宙发展的 历史 ，还关系到宇宙的未来，以及推动着宇宙加速膨胀的暗能量的真实身份。
人类已经习惯于通过星光来认识宇宙。通过检查接收到的星光的红移就可以计算出星系远离地球的速度（这也正是哈勃判断出宇宙正在膨胀所使用的方法），但更难的地方是如何测量这些星系距离我们的实际距离，想要知道星系与地球之间的确切距离，就需要对哈勃常数进行精确测量。测量这个常数，人类主要有两种手段，可通过这两种方式得出的数值却并不一致。
天文学家们测量宇宙中天体距离地球的距离，目前最常用的手段就是“标准烛光”（Standard Candle）方法。人们已知某几种天体因为其结构特征比较一致，亮度相当恒定，因而得名“标准烛光”。当人类通过望远镜观测到这些天体时，因为它们与地球的距离不同，看上去亮度有所差异。通过这种观测到的亮度，再与其在理论上的真实亮度相对比，天文学家就可以计算出这些标准烛光与地球的真实距离。正是利用这种方法，天文学家们测定了哈勃常数的数值：每相隔326万光年（100万秒差距）的距离，星系退行的速度就会增加大约73.5公里/秒。但是在2015年，天文学家们通过在地球轨道上的普朗克卫星对宇宙微波背景辐射进行了精细测量，而利用这种方法得出的哈勃常数的数值为每相隔326万光年的距离，星系退行的速度会增加大约70公里/秒——两者的差距不可谓不大。
问题到底出在哪里，分歧从何而来？天文学家们认为，或许两种方法都不是非常精确。例如通过“标准烛光”方法来判断天体的距离，虽然在理论上被用作标准烛光的天体亮度值得信赖，但是在地球上进行观测，它的亮度不但会受到距离的影响，而且还会受到天体周围环境的影响。在星光传播过程中受到的宇宙灰尘和气体的干扰，都会降低探测的准确性。而另一方面，通过普朗克卫星探测的宇宙微波背景辐射情况来判断哈勃常数，其理论依据是所谓的“标准宇宙模型”，这个模型囊括了暗能量、暗物质和可见物质，可以说体现了目前人类对宇宙整体状态的认知，但它是否能够准确描述宇宙的全貌？对宇宙状态了解的不充分，同样会影响对哈勃常数的测定。
用两种方法测量哈勃常数结果却得出了不同的数值，那么怎样才能获得最准确的数值？引力波探测开启了一条新路，这有可能为天文学家提供一个前所未有的精确测量天体距离的手段。可以说，通过引力波探测进行天文学研究，其中最大的用处就在于测量出宇宙膨胀的速度到底有多快，以及宇宙膨胀的 历史 。人类甚至有可能通过引力波研究得知宇宙究竟为什么膨胀。
实际上，早在30多年前，就已经有天文学家展望人类有可能利用引力波来解决天文学问题。1986年9月，英国卡迪夫大学的天文学家伯纳德·舒茨（Bernard Schutz）在《自然》杂志发表论文《通过引力波观测确定哈勃常数》（Determining the Hubble Constant from Gravitational Wave Obrvations），他在论文中提出，人类可以通过引力波探测来解决一个困扰了天文学家许久的重要问题——宇宙膨胀的速度到底有多快。
这样一篇论文在理论上虽然无可挑剔，但因为当时人们仍然不知道是否真的有可能探测到引力波信号，所以它也就如同屠龙之技，没有太大的实际意义。当引力波信号被发现之后，这篇30多年前的论文的真正价值便体现了出来。通过引力波进行天文学测量，是一种全新的、独立的方法，因此它可以成为判断此前两种方法有效性的一个标准，而且在理论上它的精度可以超过其他方法。
引力波通过时空本身以光速传播，在传播过程中不会受到环境的干扰，因此通过引力波来判断天体距离，精度要高于标准烛光方法。如果说通过星光进行宇宙学探测属于光学范畴，那么引力波在频率范围内更接近于声音（人们甚至可以直接把引力波信号作为音频播出），因此，仿照着“标准烛光”概念，天文学家们又提出了“标准笛声”（Standard Siren）概念，也就是通过探测到的引力波信号的强度来判断天体与地球的实际距离。
目前人类已经观测到了5次两个相互环绕的恒星级黑洞系统在合并过程中所发出的引力波信号，这也成为“黑洞”这种天体在宇宙中真实存在的最直接的证据。但更令天文学家们感到兴奋的是，在2017年8月，LIGO观测到了两颗中子星在合并过程中所发出的引力波。与黑洞在合并过程中完全不可见不同，这次被命名为“GW170817”的距离地球1.3亿光年之外发生的中子星合并事件，不仅释放出了引力波，还释放出大量的伽马射线。天文学家们得以通过多种手段观测同一个宇宙学现象，并且通过估算信号的原有强度与其被探测到的强度进行对比来判断其与地球的距离。
天文学家们急于通过引力波信号来测量天体的精确距离，并且为此前进行测距的两种天文学方法充当裁判，但是问题在于，目前人类所获得的引力波数据还太少，人们只能根据目前掌握的唯一一个中子星合并的引力波数据计算哈勃常数，结果发现得出的数值是每相隔326万光年的距离，星系退行的速度就会增加大约66.9公里/秒——这个数值恰好介于通过前述两种方法所得出的两个数值中间。人们相信这样的误差将随着逐渐积攒中子星合并的引力波信号而越来越小，因此天文学家们急切盼望着能够再次探测到中子星合并的引力波信号，以不断修正以此计算出的哈勃常数。
不仅是用来测量天体与地球之间的距离，引力波信号中还藏着更多的信息。无论是在天文学领域还是在基础物理学领域，科学家都希望能够通过研究引力波信号建立更加准确的模型。例如物理学家们非常希望了解中子星的内部结构。这种天体是除了黑洞之外宇宙中最为致密的物体，了解它们的内部结构对于物理学研究的意义重大。中子星合并过程中发出的引力波信号正蕴含着这种重要的信息。
在“GW170817”中子星合并事件的观测过程中，天文学家们记录了长达100秒的引力波信号，但是最终却因为其频率过高，超出了装置的探测范围而错过了重要的一部分。正因为如此，人们才急于积攒更多的中子星合并引力波信号。例如一颗中子星到底有多大，物质究竟能够被压缩到什么程度？一些宇宙中的伽马射线爆发从何而来？一些重元素到底是如何产生的？这些问题都可能从引力波信号中得到答案。
另一方面，两个相互围绕旋转、最终合并在一起的恒星级双黑洞系统到底是如何产生的？它们究竟是先由燃烧殆尽的恒星发生爆发而形成黑洞，之后在引力的作用下相互靠近，还是原本两个相互围绕旋转的恒星逐渐燃尽而成为黑洞，双星系统转变为双黑洞系统？天文学家们也希望在积攒了足够多的黑洞合并引力波信号之后，通过判断它们此前的自旋状况对此做出判断。
从人类第一次探测到引力波信号算起，引力波天文学时代刚刚开启了3年时间，一切都刚刚开始。也正是如此，人们才对它充满希望。天文学家希望通过引力波来了解宇宙从诞生到现在的发展 历史 ，了解星系形成、合并和发展的过程，了解宇宙膨胀的整个原因和过程，并绘制出整个宇宙的黑洞地图。
不仅如此，天文学家们还希望通过引力波预测整个宇宙的未来、探明暗能量的本质，由此了解宇宙是否会永远加速膨胀。
想要实现这些远大目标，人类现有的引力波探测手段还远远不够。除了位于美国的两个LIGO引力波探测器之外，欧洲六国合作建造的VIRGO引力波探测器也已经成为人类进行引力波探测的重要装置。科学家们目前正在加强LIGO和VIRGO探测器的灵敏度。日本也正在地下建设臂长3公里的神冈引力波探测器（KAGRA），这个探测器在位置上可以与LIGO和VIRGO形成互补。越来越多的引力波探测装置将逐渐在地球上形成一个引力波探测网络，但最被人们寄予厚望的，当属欧洲空间局（ESA）正在建造的激光干涉空间天线（LISA）。LISA计划将在21世纪30年代开始工作，在太空中以远超地球引力波探测装置的尺度探测另一个领域的引力波信号。
在地球上的引力波探测器，因为受到其尺度和周围噪声的限制，适合探测高频范围（10赫兹到1000赫兹）的引力波信号，无法探测更低频率范围的引力波信号。而将在太空中工作的LISA将探测0.00002赫兹至0.1赫兹之间的低频引力波信号。在太空中，三个彼此相距250万公里的探测器形成一个三角形，之间通过激光进行联系，相互合作进行低频引力波探测。
在这个频率范围内，人类将有可能观测到远超恒星级黑洞的巨型黑洞合并过程。例如我们知道在很多星系的中心都有一个质量相当于数十亿个恒星的超巨型黑洞，如果两个星系彼此进行碰撞合并，这样规模的两个超巨型黑洞在合并过程中就将发出低频引力波信号，而这样的信号从本世纪30年代开始就有可能被LISA探测到。观测到超巨型黑洞的合并过程，人们必将更清晰地理解整个宇宙的进化 历史 ，以及星系的发展史——考虑到宇宙中数以千亿计的星系数量，有天文学家预测，在LISA开始工作之后，或许每年都能探测到几次这样惊人的星系合并过程。
正是因为LISA探测器具有超高灵敏度，人们可以想象，当它开始工作后，会立刻发现看似安静的宇宙中实际上充满了各种各样嘈杂的噪声，热闹非凡。LISA将会“听到”宇宙中各种天体无休无止发出的各类引力波信号，其中会有很多是来自宇宙悠远的过去，甚至是发自宇宙的开端。整个宇宙的发展史将以引力波的方式向人类展示出来。
正是因为其造价昂贵而且意义重大，欧洲空间局首先在2015年发射了激光干涉空间天线“开路者号”（LISA Pathfinder），用以测试这个想法的可行性。在地球轨道上，两个质量为2公斤的方块在没有重力影响的条件下彼此相距38厘米，通过激光相互联系。经过一年多的测试，结果显示这种实验方式的可靠性超出了人们的预期。如无意外，LISA将在2034年升空，届时人类将开启引力波天文学的又一个全新时代。
宇宙到底是什么形态，取决于人类通过怎样的方式去观察。一方面它寒冷，空旷，寂静，另一方面它又是嘈杂无序的，充满了各种可能和秘密。人类所想象的宇宙，包含了时空本身，包含了一切的物理实在，也包含了一切的可能性。人类希望理解宇宙的开端，同样也希望能够预测宇宙的未来。尽管这个目标现在看起来仍然显得遥遥无期，但引力波天文学的兴起，不仅会让我们对 探索 宇宙的未来更加乐观，也会对人类文明的未来和理性的力量更加乐观。
（本文写作参考了《自然》杂志的报道）
引力波有什么用，引力波被发现解释恒星爆炸
在物理学中，引力波是指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量。爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果，因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下，引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中，因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
引力波有两个非常重要而且比较独特的性质。第一：不需要任何的物质存在于引力波源周围。这时就不会有电磁辐射产生。第二：引力波能够几乎不受阻挡的穿过行进途中的天体。
引力波是什么？引力波的发现有什么用途
不久前美国的科学家用实验证明了引力波的存在，而近日国内在几年前就有人提出了引力波的相关理论，但是却被人嘲讽最后搁置并受到关注，那么引力波究竟是什么？它的发现对于人类以后的文明科技进步有什么用途。
什么是引力波
引力波也称重力波，引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动，是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式。如同电荷被加速时会发出电磁辐射，同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射，这是广义相对论的一项重要预言。
如果引力波被首次直接探测到的消息能够得到证实，那么这些都将显得不再那么重要，因为我们将会因此受益良多：我们将会再次确认爱因斯坦是对的，引力辐射是真实存在的，并且黑洞的合并过程的确会产生这样的引力辐射，而更重要的是，这样的引力辐射信号是可以被 从地球上探测到的。这将是一个全新的天文学领域，一个不需要望远镜的新的天文学领域，它将引领我们打开理解黑洞、中子星和其他难以采用传统方法进行观测的天体类型的全新视野。
引力全称万有引力，又称重力相互作用，它是指具有质量的物体之间加速靠近的趋势，简单说就是物体之间相互吸引的作用力。它是自然界的四大基本相互作用力之一，也是自然界中最普遍存在的力，可以说是无处不在。
中国科学技术大学物理学院教授蔡一夫解释说，在经典力学中，万有引力被认为是带有质量的物体之间所存在的相互作用。然而，在爱因斯坦的广义相对论中，万有引力是由于存在质量对时空的弯曲所造成的现象。“广义相对论认为，物质的质量会使得时空弯曲。比如说有个人在一个沙发上坐下时，原本平整的沙发表面就立刻会向下凹陷，出现一个坑，而之前放在沙发周围的物体就有向坑中间滑落的趋势，于是就产生了万有引力。”
“在宇宙空间也是一样，比如把太阳、地球、恒星、黑洞等大质量的天体放在时空中，时空就会形成‘凹陷弯曲’，万有引力也就产生了。”美国麻省理工学院物理系研究员苏萌说。
由此可见，在爱因斯坦广义相对论的视野里，引力等价于弯曲的时空。而引力波就是在弯曲的时空这个大背景下，当发生有质量的物体加速运动导致的扰动时，由此产生的波动如波纹一样向外传播的现象。“如果把引力比作大海，那么引力波就是大海中波浪的激荡。”蔡一夫说。
蔡一夫拿蹦床举例进一步解释说，“如果一个运动员站在蹦床上，他站着的那个位置就会形成一个凹陷，也就是我们所说的弯曲。如果这个运动员在那里一动不动的话，那个弯曲就像被扳弯的钢尺一直紧绷在那里。这种紧绷其实是在储存能量。如果他稍微动一动，跳一下，这个蹦床就会把他弹起来。为什么会被弹起来呢？就是因为之前储存的能量释放了。这个释放不仅是把人弹到了空中，而且使得这个蹦床表面从一开始紧绷的静止状态一下子变成反复起伏、上下翻滚的褶皱状态，这个起伏翻滚并传开来的褶皱就可以理解成一个波动的传播，即产生引力波。”
蔡一夫说，如果把宇宙空间比作蹦床，把黑洞比作蹦床运动员，它在宇宙这个大蹦床上通过碰撞、并合等方式蹦了一下，就会把之前储存的巨大能量释放出来，这种行为会扰动周围的时空，造成起伏和震动，这个能量就会以引力波的形式传递出去。这种起伏的程度越大，波动就越大，引力波也就越强。
引力波的发现有什么用途
1、验证了已故科学家爱因斯坦的预言。如果引力波不被发现，爱因斯坦的理论就如同缺了一条腿的凳子，是有漏洞的。引力波的发现，拟补了爱因斯坦的广义相对论的漏洞，也确定了他的理论的正确。
2、引力波的发现类似当年的发现X光一样，是一种工具。有了这个工具，我们可以利用引力波的观察，去观察遥远的宇宙的现象。发现暗物质、时空穿梭等等才是有可能实现的事情。如果没有引力波，以我们现有的技术是做不到这些科幻世界才有的事情的。
3、引力波不同在于，引力波的周期要长得多，同时也微弱的多，能观察到引力波，至少要具备一定的技术水准，观察到引力波说明在这个领域人类的技术进步到了前所未有的水平。
4、随后是新用途：如果引力波被证明拥有雷管鸡预言的性质，那它将大大改变我们的生活。我们目前所有的太阳能电池都将变化雷管鸡锥形，那时我们所使用的太阳能发电将是现在的5倍！！！而火力发电的减少又会造成雾霾减弱、二氧化碳排放减少、大气变暖减轻，酸雨减少，节约了化石资源，前途光明啊！想想就开心！
5、引力波的发现将会改变物理界，对整个人类发展将会起到巨大变化，人类，将会步入引力波世界
引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘，甚至为我们揭示宇宙诞生之初的奥妙
“一旦宇宙中某个地方因为天体碰撞或爆炸产生了引力波，这种时空的‘震荡’会在宇宙间以光速传播。如果离地球足够近，就可以用‘引力波天线’接收这些讯号。就像地球上时不时发生地震一样，只要我们有一个好的地震仪就能探测到这些微乎其微的震荡。”苏萌说。
苏萌介绍，目前引力波根据其产生源不同，主要分四种，分布在不同频率上。针对不同频率，科学家设计了不同的探测手段。例如，这次LIGO实验组探测到的黑洞引力波就属于高频段，探测手段就是地面数公里的激光干涉装置。
四种引力波中，原初引力波频率最低，迄今为止还未被观测到，其波长跟整个宇宙的尺度差不多大。它不同于天体运动、演化形成的引力波，而是来自于宇宙早期，产生于宇宙大爆炸时宇宙时空剧烈的“暴胀”过程中。原初引力波的探测需要对宇宙大爆炸后微波背景辐射（宇宙微波背景辐射是宇宙诞生大概38万年后留下来的电磁波）进行观测，一旦被探测到对基础物理学意义更加重大。
那么，探测到引力波到底有啥用？
科学家们普遍认为，这次LIGO这一发现是爱因斯坦相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”，证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。
“既然引力波是存在的，基于引力波的科研思路可信性就大大提高了。就好像走一条未知的路，走到半路，有人怀疑不对，结果证实是对的，那么就可以加快步伐了。”苏萌说。
苏萌说，从科学上讲，引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口，射电、光学、伽马射线等电磁波谱研究宇宙都是来自于光子携带的信息，引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘，比如黑洞与黑洞并合时的物理过程。如果能探测到宇宙大爆炸时发出的原初引力波，那将为我们揭示宇宙诞生之初的奥妙。
“就好比，人类以前以为自己只有一双能够看见外界的眼睛（电磁波探测），现在发现自己还有一双能够听见外界的耳朵（引力波探测）。”中科院高能所研究员张新民说。
引力波的发现对普通人的生活会产生什么影响？科学家们表示，一个新的重大科学发现，总会给人类社会带来无法预估的发展。18世纪描述电磁波的麦克斯韦理论确认的时候，也没有人知道会给人类带来什么，但是现在不管是电视机还是移动电话，都与电磁现象有关。
谁能用大白话解释一下引力波和引力波的用途
可以通过对比电磁场（电磁波）来理解引力波。
电荷可以产生电场和磁场，如果电荷量发生变化或者加速运动，场就不再是稳恒的，就像石头击水，产生电磁场的涟漪，就是电磁波。对引力而言，物质的质量（能量）就会产生引力场。如果质量变化或者加速运动，就会产生引力场的涟漪，就是引力波。引力波的存在反映了引力场传递过程具有有限的速度。
引力波的用途目前主要设想用在天文上。电磁波（也就是光之类）在宇宙中会收到吸收衰减，让我们看不到很远很远的地方和宇宙大爆炸早期（那时候物质密度太高，光线不透明）。引力波则不一样。利用这一特性，人们可以观察更大尺度的宇宙和更早期的宇宙。不过这个还是设想，现在人们对引力波观测的经验还很少，还有很多事情要做。
