引力波是时空的涟漪，它能告诉我们宇宙起源、演化和时空结构。尽管100多年前爱因斯坦的广义相对论就已经预言了它的存在，但是它一直戴着神秘面纱，人们花费了大量人力物力都没有直接探测到它。
2016 年2 月11 日，美国激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory，LIGO) 宣布在2015 年9 月14 日人类首次直接探测到了引力波。这是21 世纪物理学最重大的发现，它宣告了引力波天文学时代的到来。2017 年这一发现就获得了诺贝尔物理学奖。
到目前为止，美国的LIGO 和欧洲的室女座引力波天文台（Virgo）观测到了90 个引力波事件，这些信号都是由天体中双黑洞、双中子星或者黑洞与中子星或奇异致密星体合并产生的。日本的神冈引力波探测器（Kamioka Gravitational Wave Detector，KAGRA）已经加入了地面引力波探测网。印度也正在建造新的地面引力波探测器（如LIGO-India）。中国也计划在山西建造臂长10km 的地面引力波探测器。
地面引力波探测器能测量的引力波频率范围在10~1000Hz，但无法测量到低于1Hz 的引力波。要探测到低频引力波，必须把探测器建到空间中去。空间探测器可以有足够长的臂长，能探测到频率低到10ˉ⁴Hz 的信号，这些信号是由比地面观测到的更加丰富的引力波波源产生的。空间引力波探测能帮助揭示黑洞坍缩动力学过程、解读超大质量黑洞的产生机制、探寻宇宙随机引力波等丰富引力波波源信号。空间引力波探测还能对引力波波源准确定位，检验引力波极化性质，检验引力理论。目前空间引力波探测计划包括欧洲航天局（简称欧空局）的LISA（Laser Interferometer Space Agency）计划，日本的DECIGO 引力波探测器，以及中国的天琴、太极计划。国际上在这一重大领域的竞争已经到了白热化程度。
在中国开展引力波探测得到了党和国家领导人的高度重视，习近平总书记亲自批示，国家自然科学基金委员会、科技部、中国科学院、教育部等部门对引力波的研究已经有了近、中、远期布局并启动了一批项目。中国对引力波的研究支持力度在不断加强，力争在引力波物理研究领域做出国际水准的工作。
在这样的时代背景下，浙江工业大学、湖南师范大学、扬州大学、上海交通大学联合成立了引力波物理联合研究中心。该中心瞄准引力波物理这一国际上最基础、最前沿的科学问题，努力培育、积聚国内引力波优秀人才，希望推动引力波物理创新研究。在国家自然科学基金“理论物理专款”支持下，引力波物理联合研究中心于2021 年暑假举办了为期两周的引力波物理暑期学校，邀请了国内外10 余名知名学者授课，参加学习的有来自全国各地的教师、博士后、研究生300 余人。
为了让更多对引力波物理感兴趣的物理学工作者及广大学生了解、学习引力波相关基础知识，在科学出版社支持下，我们邀请了暑期讲习班授课教授把他们的讲课笔记整理出来，编辑成书——《引力波物理——理论物理前沿讲座》（蔡荣根等主编. 北京：科学出版社，2024.6）。本书内容包括：
数值相对论基础
致密双星旋近的引力波
极端质量比旋近: 动力学和引力波
黑洞准正规频率的解析估算
宇宙学标量微扰诱导引力波
引力波标准汽笛早期宇宙相变和宇宙弦产生的引力波
引力波天体波源物理研究现状和展望
在此感谢贡献书稿章节的北京师范大学曹周键教授、北京大学邵立晶研究员、中国科学院上海天文台韩文标研究员、美国弗吉利亚大学Kent Yagi 博士、中国科技大学赵文教授以及中国科学院国家天文台陆由俊研究员。同时也感谢参加暑期讲习班授课的其他老师，他们是美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Nicolas Yunes教授、美国宾夕法尼亚州立大学Abhay Ashtekar 教授、国家天文台金洪波副研究员、武汉大学范锡龙教授、中国科学院理论物理研究所黄庆国研究员、中国科学院高能物理研究所王赛研究员以及中山大学蒋贇博士。
本书适用于不同层次的读者，包括研究生和本科生，特别适合作为前沿物理课程的教学参考书。对于研究生而言，本书提供了一个系统而深入的引力波物理学习平台，帮助他们建立起对这一领域的扎实理解，并为日后的研究工作做好准备。而对于本科生来说，本书则是一个引领他们步入前沿物理领域的门户，激发了他们对引力波物理及相关领域的兴趣，为未来的学术和职业发展打下了坚实的基础。通过阅读本书，学生们可以更全面地了解引力波物理学的基本原理和最新研究成果，进而为自己的学术生涯和科研探索打开新的大门。
希望本书能为宣传普及引力波物理知识，培养学生关注这一国际重大前沿科学，帮助更多优秀青年人才投身引力波前沿研究做些贡献。
本文摘编自《引力波物理——理论物理前沿讲座》（蔡荣根等主编. 北京：科学出版社，2024.6）一书“序言”，有删减修改，标题为编者所加。
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