引力波研究简史

应本期刊读者之益，编辑要求我们准备一篇关于引力波（GWs）理论发展历史、探测它们的实验尝试以及近期直接观测的简要综述。我们讨论了始于1916年爱因斯坦的关于GWs存在性与本质以及能在多大程度上依赖电磁类比的理论思想和争议，特别是关于四极矩公式以及GWs是否携带能量的争议。理论结论最终从双星脉冲星获得了强烈的观测支持。这提供了令人信服的尽管是间接的证据，证明GWs携走能量——正如四极矩公式所预测的那样。在直接探测实验方面，Weber始于50多年前。1966年，他的引力波探测棒达到了几乘10^-16的应变灵敏度。他关于符合信号（现被认为是虚假的）的宣布刺激了许多实验努力，从室温共振质量到低温探测器和激光干涉仪。现在已有公里级干涉探测器（LIGO Hanford、LIGO Livingston、Virgo和KAGRA）。Advanced LIGO首次达到约10^-22的应变灵敏度。在它们最初130天的观测期间（O1运行），借助数值相对论生成的模板，它们确实做出了首次探测：两个5-sigma GW事件和一个可能事件。除了地基GW探测器，LISA Pathfinder的无拖曳灵敏度已达到LISA目标水平，为空间GW探测器铺平了道路。在整个GW频谱（从aHz到THz）上都有探测努力，值得注意的是甚低频带（脉冲星计时阵列[PTA]，300 pHz-100 nHz）和极低（哈勃）频带（宇宙微波背景[CMB]实验，1 aHz-10 fHz）。