科学探索|研究：引力波应该会永久地扭曲时空研究：引力波应该会永久地扭

2016年对引力波的首次探测为爱因斯坦的广义相对论提供了一次决定性的确认。然而另一个令人震惊的预言仍未得到证实。据悉，根据广义相对论，每个引力波都应该在时空结构上留下不可磨灭的印记，它应该会永久地扭曲空间，甚至在波过后还会让引力波探测器的镜面发生位移。

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自从六年前的首次探测以来，物理学家们一直在试图弄清楚如何测量这种所谓的“记忆效应” 。
【科学探索|研究：引力波应该会永久地扭曲时空】来自澳大利亚莫纳什大学的天体物理学家Paul Lasky指出：“记忆效应绝对是一种奇怪、奇特的现象。这是非常深刻的东西。”"
Lasky他们的目标更广泛，不仅仅是瞥见一个经过的引力波留下的永久性时空伤痕。他们希望通过探索物质、能量和时空之间的联系能更好地理解霍金的黑洞信息悖论。该悖论在过去五十年中一直是理论研究的主要焦点。“记忆效应和时空对称性之间存在着密切的联系。它最终与黑洞中的信息损失有关，这是空间和时间结构中一个非常深刻的问题， ”来自加利福尼亚理工学院的物理学家Kip Thorne说道。他在引力波方面的工作使他获得了2017年诺贝尔物理学奖的一部分。
时空的伤痕
为什么引力波会永久地改变时空的结构？这要归结于广义相对论对时空和能量的密切联系。
首先要考虑当引力波经过引力波探测器时会发生什么。激光干涉仪引力波观测站(LIGO)有两个臂膀，呈L形。如果想象一个环绕着两臂的圆，圆心位于两臂的交汇处，那么引力波会将周期性地扭曲这个圆，垂直挤压，然后水平挤压，就这样交替进行，一直到波通过。两臂之间的长度差将振荡--这种行为揭示了圆的扭曲以及引力波的通过。
根据记忆效应，在波通过后，圆应该保持永久变形的微小数量。其原因跟广义相对论所描述的引力的特殊性有关。
LIGO探测到的物体距离很远，它们的引力弱得则可以忽略不计。但引力波的范围比引力要长。因此负责记忆效应的属性也是如此：引力势。
用简单的牛顿术语来说，引力势衡量一个物体如果从某个高度坠落会获得多少能量。把一个铁砧扔下悬崖，铁砧在底部的速度可以用来重建掉下悬崖所能带来的“势”能。
但在广义相对论中，时空根据物体的运动在不同的方向上被拉伸和挤压，势能决定的不仅仅是某个位置的势能--它还决定了时空的形状。
“记忆只不过是引力势的变化， ”Thorne说道， “但这是一个相对论的引力势。”一个经过的引力波的能量产生了引力势的变化，这种势的变化扭曲了时空，甚至在波过后也是如此。
那一个经过的波会究竟是如何扭曲时空的？可能性简直是无限的，并且令人费解的是，这些可能性也是相互等价的。以这种方式，时空就像一个无限的博格游戏。经典的博格游戏有16个六面骰子，排列在一个四乘四的网格中，每个骰子的每一面都有一个字母。每次玩家摇动网格，骰子就会哗啦啦地响并形成一个新的字母排列。大多数配置是可以相互区分的，但在更大的意义上，所有的配置都是相等的。它们都是在骰子可能处于的最低能量状态下静止的。当一个引力波通过时，它摇动了宇宙的博格板，从而将时空从一个古怪的配置改变到另一个。但时空仍处于最低能量状态。