宇宙中的任何物体，大到天体、小至尘埃，相互之间都存在引力。然而，物体之间的引力是如何传播的？爱因斯坦认为，引力像水波一样不断向外扩散，这就是引力波。在爱因斯坦提出引力波概念将近100年的时间里，科学家未能真正探测到引力波。直到2015年，这个科学之谜才被激光干涉引力波天文台（简称LIGO）揭晓。对探测引力波做出重要贡献的三位科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什、基普·索恩，因此获得2017年诺贝尔物理学奖。
引力传递需要时间吗
我们知道，宇宙中有最基本的四种力：引力、电磁力、弱核力、强核力。一切关于物质的物理现象，在物理学中都可借助这四种基本相互作用的机制来进行描述和解释。
在四种基本力中，引力是最早被发现的。英国物理学家牛顿因被苹果砸头而提出“万有引力”的故事已经家喻户晓了。无论牛顿是不是因为这个事件顿悟到万有引力，牛顿发现万有引力都是科学界公认的事实。1687年，牛顿正式公布“万有引力定律”。这个定律表明：任何物体之间都有相互吸引力，这个力的大小与各个物体的质量成正比，而与它们之间的距离的平方成反比。
万有引力定律解释了当时人们比较困惑的一些现象，比如：月球为何围绕地球转？地球为何围绕太阳转？为什么向上抛出的物体还是会落向地面？万有引力定律只提到两物体相互直接作用于对方的引力，并未解释引力传递过程，而且这条定律与时间无关，意味着引力是瞬时、直接的超距作用。
蜡烛点燃，屋子里全亮了：太阳出来，天地之间就明亮了。因此，人们曾经认为，光的传播是不需要时间的。同理，许多近代科学家也曾认为，引力的传播也是不需要时间的。令人矛盾和尴尬的是，虽然牛顿的引力定律间接支持了超距作用的观点，但是牛顿本人并不认为引力可以不借助媒介而瞬间产生。
牛顿在给朋友的一封信中曾写道：“很难想象没有别种无形的媒介，无生命感觉的物质可以无须相互接触而对其他物质起作用和产生影响。”牛顿曾经以太空中存在“稀薄的以太”“以太精气的连续凝聚”等观念来解释引力的传播过程。可是当一个精密实验证明了太空里并不存在“以太”的时候，牛顿力学面临的困难就更大了。
爱因斯坦1905年创立的狭义相对论指出，任何信号的传递不可能超过光速。既然万有引力也是一种信号，它的传递不可能不花时间。按照狭义相对论，万有引力的传播需要时间，但它的传播速度不会超过光速。爱因斯坦曾在一篇文章中写道：“牛顿啊！请原谅我，你发现了你那个时代所能发现的唯一的路……但是我们知道，如果想达到更深刻的理解，这些概念需被远非人类能体验的其他内容所替代。”
引力是如何传播的
虽然牛顿给出了万有引力的计算公式，但是他始终没有弄明白物体之间的引力是如何传播的。爱因斯坦对此有一套十分深奥且科学的解释，其中有大量是普通人看不懂的数学公式。不过，爱因斯坦给了人们一个通俗易懂的解释。
爱因斯坦认为：时间和空间是一体的，总称为时空。他用水波打比方来解释引力在时空中的传播原理。向平静的水面扔一个石子，立即荡起一圈圈涟漪，它们以石子落水点为中心，不断向外扩散，而且波的力度越来越小。同样，宇宙就像是无边无际的时空海洋，可被划分为一片片时空界面，如果向这个时空的某个界面上放置一个天体，它就会压迫这片时空，造成时空弯曲，然后产生时空涟漪，不断向外扩散，给予其他天体以引力。
1915年，爱因斯坦将引力纳入相对论的框架，创立广义相对论。他指出：万有引力的本质就是时空弯曲，时空弯曲决定天体的运动规律。物质的质量使四维时空弯曲，弯曲的时空又影响其中物体的运动，使其运动轨迹成为曲线而非直线。美国物理学家约翰·惠勒曾说：“物质告诉时空如何弯曲，弯曲的时空告诉物质如何运动。”牛顿的万有引力定律揭示了引力与万物的关系，而爱因斯坦的广义相对论则将引力与四维时空的弯曲性质联系在一起。爱因斯坦还指出，引力波以和光波同样的速度向外传播。
为了让人们进一步了解时空弯曲和引力之间的关系，科学家还和艺术家合作，用网和球的图片来展示引力的成因。设想一下，一张弹性网上突然掉下一个很重的大铁球，铁球不仅使网的形状大大改变，而且还将引起弹性网的大震荡，铁球引起的震荡将传播到网格的四面八方。弯曲时空中的这种涟漪，便是物理学家企图探测的引力波。
