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引力波产生的效应
为了理解引力波到底是什么，我们可以考虑当它经过一群物体时会发生什么。
比如说，如果你尝试给一个不熟悉水的外星人去描述池子里的水波是什么，你可以先描述水波如何让浮在水面的花瓣上下运动。
现在，我们来看看与之类似的引力波的情况。
先来考虑空间中有一团均匀的气体云。
我们不考虑地球自身的引力场对它的作用（因为地球引力通常比引力波强太多），同时我们也不考虑其他任何东西对这片云的作用。
如果引力波穿过了这一片云（见图8），最主要的效应是改变垂直引力波传播方向上气体的分布。
也就是说，如果引力波从左往右传播，那么气体粒子将会在上下或者纸面内外方向运动。
图8 引力波穿过一片气体云的示意图。
引力波从左往右传播，使气体云粒子在上下，或者纸面内外方向运动
乍一听，引力波对气体云的作用好像是在说引力波是气体云本身运动形成的，就像水的运动形成水波一样。
但实际上两者完全不同。
引力波是时空本身的波动，所以引力波对气体云的作用可以更好地类比于水波对水面上花瓣的作用，而不是把气体直接类比于池水。
换句话说，引力波并不是气体中的波，而是气体所在的时空中向前传播的扰动。
在这个例子中，引力波实际的作用是改变了垂直于传播方向的空间的“多少”
。
这意味着引力波穿过时气体原子彼此靠近（或者远离）并不是因为原子动了，而是它们之间的空间由于波动变少了（或者变多了）。
引力波通过改变物体间空间的大小来改变物体之间的距离，而不是让它们在固定的空间中运动。
这种解释只有在爱因斯坦的理论中是可能的，因为此时空间是动态的。
我们可以更加详细地考虑引力波的效应。
我们假设排成环状的一圈粒子，有一列引力波穿过它们。
图9显示了当引力波由纸面内往外传播时会发生什么。
引力波只对垂直传播方向起作用，从而页面上粒子环的变化很形象地展示了引力波作用的结果。
图9 当引力波从纸面上往外传播时纸面内的粒子组成的环发生了形变。
最左的图显示的是原先粒子的排列形状，从左往右依次是四个时刻粒子环的形状
如果粒子一开始就排列成完美的圆形，彼此之间相互分离，并且不附着在其他任何物体上，那么引力波的效应就是在一个方向上压缩并在另一个方向上抻长这个圆。
于是圆就变成了椭圆。
当波穿过的时候，它会连续地改变圆的形状直到它的形变达到上限，之后这个过程会反过来，沿着之前抻长的方向压缩这个圆。
图9展示了引力波穿过时这一拉伸和挤压的过程。
我们已经在脉冲双星系统中讨论过引力波辐射的结果。
引力波从双星系统中带走了能量，于是两颗中子星会一边绕转一边缓缓地靠近。
人们测量到的靠近速率就是引力波存在的很好的证据，但科学家们依然非常期待直接看到引力波本身。
2015年9月，LIGO首次成功地观测到了引力波。
引力波的发现十分激动人心，因为它给我们提供了观测宇宙的全新窗口。
这是史上第一次，我们不再局限于观测遥远物体发过来的光，我们已经可以直接观测它们的引力场本身。
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