時空的樂章

廣義相對論之前，時空仿佛是一個舞台，實體過程像戲劇一樣千變萬化，舞台卻是不變的，廣義相對論首次将時空變成了戲劇的一部分，變成了一個動力學概念，時空不再是不變的了，而在實體學上，幾乎所有可變的東西都可以有波動式的變化，時空也不例外，從這個意義上講，引力波在概念層面上的存在幾乎是水到渠成，甚至顯而易見了.

在更具體的層面上，引力波的存在還可以這樣來了解，那就是廣義相對論既然解決了牛頓萬有引力定律與狹義相對論互相沖突的問題，那麼引力自然不會再像牛頓萬有引力定律所隐含的那樣瞬時傳播了，而引力既然不再瞬時傳播，就意味着引力源的運動對遠處的影響隻能逐漸傳播開去，這“逐漸傳播”的典型形式無疑就是波動，這種互相作用的非瞬時傳播與波動之間的密切關聯實體學家們并不陌生，因為電磁波就是這樣一種波動，一種與電磁互相作用的非瞬時傳播有着密切關聯的波動.

不過引力的非瞬時傳播雖然是由廣義相對論所确立的，互相作用非瞬時傳播的概念卻并非始于廣義相對論，甚至也并非始于狹義相對論，雖然後者對這一概念取得基礎地位具有決定性的影響，事實上，比狹義相對論早得多就有科學家猜測過引力的非瞬時傳播，并且作出過跟引力波的存在不無異曲同工之處的猜測.

比如著名法國科學家拉普拉斯早在1776年就考慮過修改牛頓萬有引力定律的若幹可能性，其中之一，就是放棄引力的瞬時傳播，假如引力的傳播不是瞬時的，會有什麼可觀測效應呢？拉普拉斯以地球對月球的引力為例作了具體分析，他首先假定引力是通過物體之間交換某種微小粒子所産生的，方向沿那些微小粒子的運動方向，對于地球與月球間的引力而言，如果引力的傳播是瞬時的，産生引力的那種微小粒子的發射方向，也就是引力的方向，無疑就是沿兩者的連線方向，進而跟牛頓萬有引力定律相一緻，但假如引力的傳播不是瞬時的，那種微小粒子從地球運動到月球就需要花費時間，而在這段時間内，月球本身會沿着公轉軌道往前運動一段距離，是以為了使那種微小粒子能與月球相遇，它們的發射方向必須稍稍偏往月球的運動方向一點，很明顯，這種發射方向上的偏角意味着地球對月球的引力将不再沿兩者的連線方向，而是，相對于月球而言，有一個沿切向往後拖拽的分量，由于這種拖拽效應的存在，月球的軌道将會慢慢“蛻化”，軌道高度将會逐漸降低，月球的最終命運，倘不考慮任何其他因素的話，将會是墜落到地球上.

拉普拉斯以引力的非瞬時傳播為前提所預言的月球軌道的“蛻化”在定性上跟引力波造成的效應是相同的，不過預言雖然相同，拉普拉斯卻并沒有提出引力波的概念，按照現代的思路，月球軌道的“蛻化”意味着軌道能量的損失，隻要問一句“損失的軌道能量到哪裡去了”，引力波的概念就幾乎必然會被引出來，可惜的是，今天看來天經地義的推理在拉普拉斯時代卻并非如此，原因很簡單：能量守恒定律在拉普拉斯時代尚不存在，能量及能量守恒定律的基礎地位容易給人一個錯覺，以為這兩者都是淵源流長的概念，但其實，它們的曆史并不悠久，稍具現代意義的能量概念在拉普拉斯時代尚處于形成之中，許多形式的能量尚未被認識，能量守恒的觀念也尚未得到确立，是以對拉普拉斯來說，“損失的軌道能量到哪裡去了”的問題并不顯而易見，更不會引發他往引力波的方向去猜測，也正因為如此，他的猜測隻能被稱為“跟引力波的存在不無異曲同工之處的猜測”，這種猜測相對于引力波研究來說隻在很邊緣的意義上具有先驅性.

等到英國實體學家麥克斯韋建立了完整的經典電磁理論以及愛因斯坦提出了狹義相對論之後，有關引力波的猜測才真正問世了，這種猜測有兩個主要誘因：一個是牛頓萬有引力定律與描述靜電互相作用的庫侖定律具有表觀上的相似性，這種相似性啟示人們猜測相對論性的引力理論與完整的經典電磁理論會有一定的相似性，進而會像電磁理論具有電磁波一樣具有引力波，另一個誘因則是前面提到過的互相作用的非瞬時傳播與波動之間的密切關聯，狹義相對論所确立的光速上限對這一誘因無疑是一種加強，在這些誘因的“引誘”下，法國科學家龐加萊早在1905年6月，比狹義相對論的發表還早，就對引力波的存在做出了明确猜測，這位在愛因斯坦之前就對狹義相對論的很多結果有過預期的著名科學家在一篇題為“電子的動力學”的論文中不僅提出了引力場會像電磁場那樣産生以光速傳播的波，而且将這種波明确稱為了引力波，稍後，龐加萊還進一步猜測引力波造成的能量損失有可能解釋水星近日點進動的傳統計算與觀測值之間的偏差.

不過當時距離廣義相對論的創立還有10年，龐加萊對符合相對論要求的引力理論的預期隻是概念性的，所提出的引力波也是概念性的，除猜對了它的傳播速度是光速外，在技術層面上對引力波的其他了解近乎于零，所猜測的引力波對水星近日點進動的影響也是完全錯誤的，從這個意義上講，龐加萊這位提出了引力波概念及名稱的先驅也是要打折扣的，姑稱為“算不上先驅的先驅”吧.