宇宙的声音 聆听 在广义相对论下的线性引力波探索中 张朝阳的物理课

引力波的存在是广义相对论的重要预言，但是想要证明其存在并不容易。历史上早在1916年爱因斯坦就曾在与史瓦西的信件中提出应该存在引力的波动，类似于电磁波在电磁场中的传播。爱因斯坦提出，引力波以光速传播，并且在源处释放能量。当时的数学处理并不完善，使得这些波的物理实在性受到质疑。特别是广义相对论具有坐标变换不变的性质，一些物理学家认为引力波可能只是坐标系的虚假现象而非真实物理实体。

引力波及其历史回顾

• 爱因斯坦在1916年首次提出引力波的概念。
• 1950年代，赫尔曼·邦迪、费利克斯·皮拉尼和伊凡·罗宾逊确定了引力波携带能量。
• 1957年，邦迪通过Bondinews这一物理量，确切地描述了引力波如何从一个源中辐射出来。
• 雷纳·萨克斯与约瑟夫·波多尔斯基在1962年的本文中提出了Sachs-Goldberg公式，进一步规范了描述引力波的方法。
• 1974年，罗素·霍尔斯和约瑟夫·泰勒发现了第一颗脉冲双星系统PSRB1913+16，并通过对双星系统的长期观测，间接证明了引力波的存在。
• 1990年代，激光干涉引力波天文台（LIGO）项目启动，并于2002年开始运行。LIGO于2015年9月14日成功探测到首square$是达朗伯算符，定义为$\square = \partial^\rho\partial_\rho$，$\partial_\rho$是协变导数。

  这就是引力微扰的波动方程，它描述了引力微扰在时空中的传播。波动方程的解代表了引力波。