证明引力波真实存在花费了人类数十年的时间。以下是对引力波探测史和探测到引力波的美妙设备LIGO（见图4.2）的简短回顾。
雷纳·韦斯（Rainer Weiss）
在1969年，雷纳·韦斯（1932— ）还是一位年轻的麻省理工学院教授。当时，引力波只不过是一个理论上的有趣课题：爱因斯坦花了数年时间才相信自己一开始的预言——运动的天体会在时空中发送引力波。这时，物理学家约瑟夫·韦伯（Joseph Weber, 1919—2000）宣称，利用他称为共振棒探测器的、形如木琴的一个仪器，他成功探测到了引力波。韦斯对此产生了兴趣：
“选我课的学生都被引力波可能存在的想法迷住了。我对此其实知之甚少，而我这辈子就没弄懂过一个棒到底是怎么和引力波发生作用的。
“我想啊想，终于想到了一种我可以解释引力波与物质作用的方法。假设你在两个物体之间发射出一个光脉冲，然后在引力波存在的时候重复一遍。你瞧，由于引力波的存在，光从一个物体传到另一个物体的时间发生了变化。如果波变长了，就会导致光传播的时间也变长了一些。而当引力波试图收缩时，就会稍微缩短一些时间。所以，你可以在时钟上看到这种时间的振荡。
“在接下来的3个月里，我考虑了如何才能实现这种探测。首先，我想你没办法搞到这么精确的时钟。但是我们做了一些实验，而我也了解到了用激光可以以不可思议的精度实现测量。我把这一切都写下来了，但是最后没有发表。麻省理工学院的同事和学生们想知道我到底在捣鼓些啥，所以我把这些写到了实验室的季度进展报告里。我的结论是，如果造一台足够大的设备，是有可能探测到引力波的。”
巴里·巴里什（Barry Barish）
基于韦斯的想法，美国国家科学基金会（National Science Foundation, NSF）最终于1979年开始资助一些实验探索项目，这些项目最后演变为LIGO的建立。但LIGO项目进展缓慢，当巴里·巴里什（1936— ）在1994年接手该项目时，美国国家科学基金会已经失去信心了。
“阻力重重。这是一个极端的高风险、高回报项目，所以我们将其彻底改头换面。经过6个月的时间，我们让它看起来像一个全新的项目。这很困难，因为如果你那个时候问我，我们能不能造出现今概念里探测引力波的设备，我的答案会是‘不’。
“所以我们当时想的和说的都是，初代的LIGO可能可以探测引力波，而它会慢慢演变成一个我们称为高新LIGO（aLIGO）的探测器，到那时探测引力波就会现实得多。但是老实说，我们当时对如何造aLIGO除了模糊的概念以外一无所知。对我来说，这个过程最神奇的地方在于，我们最后竟然还是获得了22年的资金支持，直到最后获得了成功。”
迈克尔·兰德里（Michael Landry）
LIGO的探测器位于美国的两个地方，一个在路易斯安那州的利文斯顿，另一个在华盛顿州的汉福德。从2000年加入项目起，汉福德的首席探测科学家迈克尔·兰德里就一直为确保仪器尽可能灵敏，并最终探测到其想探测的微弱信号而保驾护航。
“空间是一个非常硬的介质，它不喜欢振动。探测器必须能记录下相当于质子大小千分之一尺度的微弱变化。如果你试着测量离我们最近的恒星比邻星与我们的距离，对应起来的长度变化也不过就是头发丝的厚度。
“对仪器噪声的压低是一场永不停息的斗争。地面上有地震之类的噪声，其实不那么显著的例子是地球的振荡——在低频段，由于海浪冲击着大陆架，地球会像一口钟一样振荡起来。
“如果在阿拉斯加的海岸或者墨西哥的海湾发生了一次风暴，那么地面的震动会加剧。要压制这种噪声，我们得用地震仪把它记录下来，然后将其输入到地震压制系统中——有些像降噪耳机的工作原理，就是对环境噪声进行采样，接下来以适合的相位播放，最终在你的耳朵中完全消除这一噪声。
“要压制的内部噪声太多了，如电子噪声，或者激光中的量子噪声。所有这一切都意味着，LIGO探测器是有史以来最安静、最灵敏的探测器。”
在2015年9月， aLIGO刚上线没多久，迈克尔·兰德里就收到了一个关于无法解释的信号的通知。一开始他相信这是一次“注入”——那是不时进行的人为脉冲式“注射”，目的是测试仪器。
“在9月14日早上，我打开计算机，看到了刚好10分钟前收到的一封邮件，里面说在数据里看到了这个信号。我当时想，这也许是一个‘注入’，毕竟观测阶段目前才开始没多久。之后我们才在实验室里确认了这样的‘注入’并不存在。我们做了大量的验证工作，整个过程持续了数月。但是一看到这个信号，很明显我们就能明白，如果这不是‘注入’，那么就是我们所获得的最好的数据了。”
这个引力波信号看起来来自13亿光年以外的两个黑洞并合事件。当时雷纳·韦斯已经是麻省理工学院的荣休教授了。对他来说，这是他苦苦等了多年的证据。
“这个发现实在是太美妙了。这就是我最想要的，两个黑洞的并合。如果你问我，为什么一开始要造这么一台设备，那是为了在强引力场下检验爱因斯坦的理论是否还成立，这是广义相对论尚未被检验的领域。而现在，突然之间，我们有了新证据证明爱因斯坦的场方程完美无瑕，完全正确。”
纳吉斯·马瓦尔瓦拉（Nergis Mavalvala）
纳吉斯·马瓦尔瓦拉是麻省理工学院的一位物理学家，她在LIGO工作了25年，对她来说，这个探测不过是个开始。
“广义相对论的美妙之处在于，你可以解出方程——这花费了数十年的时间——然后针对信号应该长什么样造好模板。大自然是慷慨的，我们看到的第一个信号就如此清晰。许多人原以为我们只能看到微弱的信号，勉强压过噪声，然后会有大量它到底该不该算作探测结果的讨论。
“这次探测鞭策着我们更加努力，因为我们现在知道了在宇宙中还有奇妙的事物等待我们去观测。你也许会以为我们会想‘好啦，既然看到信号了，就应该收拾行李回家去了’。然而实际上恰恰相反，我们现在只看到了第一个引力波信号，而我们要看的东西还有很多。对于黑洞，我们还有许多知识要学习，对中子星也是。对我个人而言，我希望可以看到一些让人挠头的现象。也许我们会发现一些新奇的现象，新奇到都不知道该怎么描述，也不知道该怎么命名。”
采访：爱因斯坦对探测到引力波的反应
爱因斯坦的广义相对论预言了引力波。借着2015年的探测结果，《新科学家》争取到了一次独家“专访”这位伟人的机会*。
研究人员已经发现了来自两个黑洞并合事件的第一个引力波信号，验证了您的广义相对论的最后一个预言，这一切令人兴奋，不是吗？
如果你问我引力波是否真的存在，我必须说我不知道，不过这是一个相当有趣的问题。[a]
事实上，他们最近就发现了引力波！您的反应是什么呢？
一个理论，如果可以与大量不同的观测相关联，那么它就可以为自己正名，而这也就是理论中的“真相”所在。
在20世纪10年代，您研究引力波时的生活是怎样的？
就科学层面而言，我稍稍松了口气。我仔细研究了引力波，最近则研究了光的激发和吸收过程中的量子理论，以及飞行中升力的由来。
您真的在1916年的论文里发现了一个处理引力波的错误，所以不得不在1918年从头研究一遍吗？
引力场如何传播这一重要问题在我一年半前发表的学术论文里就已经处理过了。然而，我必须重新回到这个问题上，因为我之前的表述并不够直白，这进一步导致了计算上的一个令人遗憾的错误。
人孰无过呢。黑洞也是一个相对论的推论，然而在您所处的时代只有很少人相信它真的存在。当时的人们怎么搜寻引力波呢？
即使考虑地球与太阳的公转运动所产生的动态引力场，然后用月球或者金星、水星构成灵敏探测器，这个系统也还是低于观测的极限。
那就是说没啥希望了？那能不能告诉我，引力波到底是什么？
我会把我的引力波论文发给你，它写得很漂亮。
谢谢，不过我可不是爱因斯坦——您能不用公式解释一下吗？
这么做会让我更高兴，因为实际上可惜的是，这个理论里复杂的数学形式有可能使其简单的物理核心黯然失色。众所周知，广义相对论关于引力方程积分的近似方法可以推导出引力波的存在。[b]
嗯，我想我需要从基础开始理解。
我会送给你一份有关广义相对论详细推导的复印件，不过我想你大概不会真的去读它。
还是谢谢您。广义相对论最后一个预言都落袋了，接下来是什么？
看起来，一个更完整的量子理论必然会引发人们对引力理论的修正。
* 除了[a][b]以外，均出自《爱因斯坦论文集》（The Collected Papers of Albert Einstein）。[a]出自利奥波德·因费尔德（Leopold Infeld）1941年著的《探索：自传》（Quest:An Autobiography）一书。利奥波德与爱因斯坦共事多年。[b]出自《论引力波》（On Gravitational Waves），是爱因斯坦在1937年与纳森·罗森（Nathan Rosen）合作撰写的一篇论文。
