從光的波動開始談起
重力波是時空的漣漪，要偵測到這些微弱的波動，需要高精確的測量儀器。現在，我們主要使用「干涉測量」來探測重力波。這個方法基於光的波動性，特別是一種名為「干涉」的現象。當兩波波形相同的光重疊時，會產生兩種情況：一種是兩波相加，增強波的振幅，這稱為「相長干涉」；另一種是兩波相消，減弱波的振幅，稱為「破壞性干涉」。進行干涉測量時，科學家使用「麥克森干涉儀」。
重力波
在廣義相對論中，重力是源自時間與空間的扭曲，質量越大的物體，周遭時間與空間的扭曲就越厲害。廣義相對論的其中一個重要預言：當大質量物體加速運動時，會使時間與空間的扭曲發生劇烈變化，激起陣陣漣漪並往外傳播，這就是重力波。例如在一個雙黑洞系統，兩個黑洞以高速互相圍繞移動甚至碰撞時，便會輻射出重力波。
重力波的發現對於我們的日常生活似乎很遙遠，到底跟我們有甚麼關係呢？其實，重力波的發現具有三個重大科學意義：
1
是直接證實重力波的存在。
2
是直接觀測到兩個黑洞或中子星合併的過程以及中等質量黑洞的形成。
3
是開啟了以重力波為觀測手段的天文學。
重力波的發現，代表著人類擁有更多能力去探索宇宙（探索力LEVEL UP!）。截至目前為止，我們已經觀測到合計百次左右的雙星合併的重力波事件。而除了因兩個黑洞或中子星合併時會產生重力波之外，高速旋轉的中子星、超新星爆炸，甚至是宇宙初開的時候，同樣會產生可以被觀測的重力波。未來若能偵測不同類型的重力波，將有助人類窺探宇宙的秘密。
重力波是時空的漣漪，要偵測到這些微弱的波動，需要高精確的測量儀器。現在，我們主要使用「干涉測量」來探測重力波。這個方法基於光的波動性，特別是一種名為「干涉」的現象。當兩波波形相同的光重疊時，會產生兩種情況：一種是兩波相加，增強波的振幅，這稱為「相長干涉」；另一種是兩波相消，減弱波的振幅，稱為「破壞性干涉」。進行干涉測量時，科學家使用「麥克森干涉儀」。
重力波偵測器的運作原理與地震檢測相似，但目標是偵測微妙的空間扭曲，而非地震。這項任務極為困難，需要極高的儀器靈敏度。目前，美國的雷射干涉儀重力波天文台（LIGO）是靈敏度最高的重力波偵測器，其兩個位於華盛頓州漢福德區和路易斯安那州利文斯頓的偵測站各自擁有4公里的干涉儀臂長。這些干涉儀利用強力穩定的雷射光束，可以反射300次，總行程達到12,000公里。在如此精密的實驗設備下，我們可以測量出比質子直徑還要小10000倍，比新冠病毒小10兆倍，比人髮絲直徑小1000兆倍的微小距離變化！
目前國際運行的主要重力波偵測器LIGO、Virgo與KAGRA，最靈敏波段為數百赫茲，但仍有不同頻率的訊號尚未被偵測到。為了探索不同頻率的重力波，科學家正在開發次世代的偵測儀器，如太空中的LISA計畫。國際研究團隊除了升級現有的偵測儀器外，還開發愛因斯坦望遠鏡等儀器。重力波觀測為人類觀看宇宙提供了全新視野，未來可能驗證並了解更多物理定律與現象。
重力波觀測基地
本圖標示的質量不包含測量的誤差值,因此偶爾會看到最終質量大於原本質量的總合。準確上來說,最終質量必須小於主星質量加伴星質量,其中消失的質量則是轉換為重力波的能量。
目前偵測到的重力波訊號,必須比對已知模擬出的訊號模板,才能知道是雙黑洞合併或雙中子星合併,以及雙星的質量等參數。
這裡所列出的重力波事件,皆通過下列兩種判斷法之一：
重力波和電磁波（如光）具有不同的頻率範疇，需要專門的儀器進行偵測。現行的重力波偵測器，如LIGO、Virgo和KAGRA（簡稱LVK），主要專注於偵測數百赫茲的頻率，這是由雙黑洞或雙中子星合併時釋放的頻率。然而，更低頻的重力波，例如來自雙白矮星合併或超大質量黑洞雙星旋入互繞時釋放的重力波，目前尚未被偵測到。
科學家正在提高偵測器的靈敏度並探索更廣範圍的頻率。對於更低頻的重力波，我們需要更長的偵測器，如數百萬公里長，超過地球的直徑。因此，次世代重力波偵測器LISA（雷射干涉太空天線）正在籌備中，其計畫在太空中設置三個穩定的偵測站，並使用雷射進行通信。
研究團隊正在改進LVK重力波偵測器，並開發新型偵測器，如「愛因斯坦望遠鏡」，以及「雷射干涉太空天線（LISA）」和「波霎計時陣列（IPTA）」等，期待偵測更微弱或不同頻率的訊號。這些努力就像伽利略於1609年首次使用望遠鏡觀測星空，為天文學的發展開闢新天地。
數百年來，我們逐漸發現了X射線、無線電波、紅外線等不同的電磁波，這些電磁波往往對應著不同的天文現象。重力波觀測則為我們提供了超越電磁波的全新視野，帶來全新的宇宙觀察角度。未來若能偵測到更多不同頻率的重力波，將有助於我們驗證並理解更多的物理定律，甚至可能發現全新的物理現象。
