NEWTON牛頓科學雜誌 3月號/2017 第113期

重力波 天文革命

2015年9月14日，台灣時間下午5時51分。從宇宙遙遠的彼方有「重力波」(gravitational wave)來到地球。所謂重力波就是愛因斯坦在1916年預言其存在的「時空漣漪」。但是，重力波的振幅(波的高度)非常小，很難直接觀測，所以被稱為「愛因斯坦所預言的最後習題」。剛好在這個預言提出的100年後，美國的重力波望遠鏡「LIGO」捕捉到了重力波。

大質量恆星在壽終正寢之前所發生的「超新星爆炸」，或是重力強到連光都無法逃脫的天體「黑洞」(black hole)在彼此碰撞之際，都會產生重力波。科學家認為藉由觀察重力波，可以得到傳統使用可見光、紅外線等觀測天體的手段絕對無法得到的情報。

2016年2月11日，在美國華盛頓哥倫比亞特區美國國家科學基金會(National Science Foundation，簡稱NSF)總部舉行的記者招待會中，科學家發表重力波望遠鏡「LIGO」成功完成史上頭一遭直接偵測到重力波的壯舉，打開了「天文學的另一扇窗」。這個發現距離出生德國的物理學家愛因斯坦(Albert Einstein，1879~1955)在1916年預言重力波的存在剛好100年。

所謂重力波就是空間扭曲以波的形式傳遞的現象。史上第一道被觀測到的重力波，是在美東時間2015年9月14日上午5時51分(台灣時間17時51分)。再者，LIGO在三個月後，同年的12月26日也成功捕捉到第二道重力波。

觀測重力波究竟具有何種意義?LIGO的執行董事瑞茲(David Reitze)博士在記者招待會中對此次的成果如此表示：「400年前，伽利略製作望遠鏡以觀測天空，是天文學的濫觴。同樣的，我們可以說因為此次的觀測，我們打開了新的重力波天文學的大門」。

本次氫的科學系列報導將要解開為什麼水是「異常」物質的謎題，舉例來說，將冰(固態水)放在水(液態水)中，冰會浮在水上。事實上，只有極少數物質的固態會浮在液態中。

水和冰都是水分子彼此藉由「氫鍵」(hydrogen bond)鍵結在一起。水會被視為異常物質就是因為氫鍵的緣故。

篇篇精采的科學報導，請見《牛頓科學雜誌》2017年3月號(113期)

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