2016 年2 月11 日, 美国激光干涉引力波天文台( LIGO ) 宣布探测到了引力波. 这是在经过近半个世纪的不成功尝试之后, 人类首次探测到了这种曾被爱因斯坦预言过的现象. LIGO 探测到引力波的消息激起了媒体和公众的极大兴趣, 甚至一度使LIGO 网站因访客过多而瘫痪. LIGO 探测到的引力波来自距我们约13 亿光年的一对黑洞的合并, 那对黑洞的质量均数十倍于太阳质量, 其中数倍于太阳质量的巨大部分在合并过程中转变成了能量, 以引力波的形式辐射了出去. 这种引力波的最大功率——单位时间内辐射出的能量的最大值——甚至超过了可观测宇宙中所有星星辐射功率的总和, 实在是壮丽到了极致, 而它被LIGO 探测到的扰动幅度却比原子核的线度还小得多, 又实在是精微到了难以想象.
这种壮丽而又精微的现象背后有一连串引人入胜的问题, 比如:
引力波究竟是什么？
引力波探测的意义与前景何在？
什么样的物理过程会发射引力波？
爱因斯坦在引力波研究上栽过哪些跟斗？
宇宙中最“亮”的爆炸为什么是“黑暗”的？
中子星双星的合并为什么是黄金的最可能来源？
LIGO之前的引力波探测为什么不成功？ LIGO又为什么成功？
我们如何从比原子核线度还小得多的扰动中推知出一对巨大黑洞的合并？
在本书中，我们将沿着长长的历史足迹，用文字和数学两种语言，从理论和探测两个方面，来讲述引力波的故事，并对上述问题——以及许许多多其他问题——进行探究。
