引力波能运用到什么方面

在可预见的未来，引力波应用仍然是天文观测。由于引力波的产生需要很极端的条件，人类活动无法产生实用的引力波。

引力波天文学是继电磁波，中微子之后的一扇全新的窗户，也是天文观测的最后一块空白。引力波的特点使它可以提供其它手段无法获得的信息。引力波是机械运动产生的波，它反映的是质量分布的变化；由于万有引力是所有相互作用最弱的，这一方面导致引力波极端难以产生和探测，另一方面也赋予了它最强的穿透力，甚至强过中微子。这些特点使它可以用于以下场合：

黑洞合并
黑洞合并是重要的天文现象，也是公认的最强的引力波源，特别是星系合并带来的核心巨型黑洞的合并。理想状态下黑洞只是一个强引力源，因此黑洞的合并只会辐射引力波。实际中由于黑洞会吸积星际物质产生电磁辐射，我们可以通过电磁波（主要是X射线）间接观测黑洞合并的事件，但这种手段提供的信息很有限（只能告诉我们有两个黑洞合并了，不能告诉我们它们怎么合并）。

这几年随着计算相对论（Numerical Relativity）的发展，人类对黑洞合并可以进行比较准确的模拟，并预言了一些现象，比如引力辐射的能量，黑洞角动量的进动，以及Black hole recoil（不会翻译，大概是两个黑洞合并通过辐射引力波获得极高的反冲速度，达到每秒5000千米）。如果能对引力波的波形进行分析，我们可以验证这些预测，进而验证广义相对论，同时还能对星系的演化有更深的认识。

超新星爆炸
超新星爆炸也是引力波理论上的重要来源。尽管超新星可以很容易通过电磁波，中微子观测到，引力波可以提供一些独特的细节。由于引力波只反映了质量分布的变化，我们可以获得超新星物质运动的宏观信息。引力波可以轻易的穿透恒星的外层物质，几乎不发生衰减和畸变，我们可以了解超新星内部的情况。这些对天体物理，恒星演化有着极其重要的意义。

中子星—中子星/黑洞碰撞
中子星—中子星和中子星—黑洞的碰撞目前还没有被天文观测所证实，尽管理论认为它们是短伽马射线暴的来源。如果我们能在短伽马射线暴的同时探测到相关的引力波信号，这将会证实中子星与伽马射线暴的关系，同时大大推进相关领域的认识。

由于强相互作用的复杂性，人们对中子星的内部构造仍然缺乏认识。目前仍然缺乏好的中子简并态物质的状态方程（Equation of state，描述物质温度，压强与密度的关系式，如理想气体状态方程），如果能分析中子星与中子星或黑洞碰撞的引力波的波形，我们可以更好的修正状态方程，从而促进量子色动力学（描述强相互作用的理论）的发展。此外不少理论认为中子星的碰撞是宇宙中重元素（如金，铀）的主要来源，对中子星碰撞的深入了解可以促进元素合成理论的发展。

宇宙大爆炸早期，暴涨过程
目前人类对宇宙早期的认识主要来自宇宙微波背景辐射（CMB）。然而早期的宇宙是高密度的等离子汤，对电磁波不透明，因此CMB只能反映宇宙诞生38万年之后的事。然而，由于引力波有极强的穿透性，可以畅通无阻的穿过早期的等离子汤，因而可以记录宇宙大爆炸早期的事件，如暴涨。科学家相信存在这样的“引力波背景辐射”，即原初引力波（primodial gravitational wave）。

值得一提的是，2014年闹得沸沸扬扬的BICEP II就是关于原初引力波的。尽管该实验最后被否定了，但精度更高的BICEP III已经上线。如果能发现原初引力波，可以极大的促进宇宙学，量子引力等理论的发展。

需要说明的是，由于大部分引力波源产生的引力波的波长很长，而且受制于观测手段，引力波观测只能分析波形，而不能进行成像。也就是只能“听”不能“看”。我不知道未来能不能对引力波进行成像。

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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。

在爱因斯坦的广义相对论中，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。这种传播现象被称之为引力波。

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。当引力波通过的时候，物体之间的距离就会发生有节奏的增加和减少，这个频率对于这了引力波的频率。这种效应的强度与产生引力波源之间距离成反比。绕转的双中子星系统被预测，在当它们合并的时候，是一个非常强的引力波源，由于它们彼此靠近绕转时所产生的巨大加速度。由于通常距离这些源非常远，所以在地球上观测时的效应非常小，形变效应小于1.0E-21。科学家们已经利用更为灵敏的探测器证实了引力波的存在。目前最为灵敏的探测是aLIGO，它的探测精度可以达到1.0E-22。更多的空间天文台(欧洲航天局的eLISA计划，中国的中国科学院太极计划，和中山大学的天琴计划)目前正在筹划当中。

引力波应该能够穿透那些电磁波不能穿透的地方。所以猜测引力波能够提供给地球上的观测者有关遥远宇宙中有关黑洞和其它奇异天体的信息。而这些天体不能够为传统的方式，比如光学望远镜和射电望远镜，所观测到，所以引力波天文学将给我们有关宇宙运转的新认识。尤其，引力波更为有趣的是，它能够提供一种观测极早期宇宙的方式，而这在传统的天文学中是不可能做到的，因为在宇宙再合并之前，宇宙对于电磁辐射是不透明的。所以，对于引力波的精确测量能够让科学家们更为全面的验证广义相对论。

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。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。