2015年，LIGO团队宣布他们首次探测到了两个黑洞碰撞产生的引力波信号，之后在2017年又宣布首次探测到两个中子星并合产生的引力波信号。这一次，在北京时间8月15日，LIGO团队宣布再次探测到一组引力波信号，并认为这次可能是由黑洞和中子星之间的碰撞产生的。
广义相对论预言了时空的涟漪——引力波的存在，但如果量子理论是正确的，那么引力波也应当表现出波粒二象性。到目前为止，科学家对于引力波的探测都只局限在其“波”的特性，组成引力波的粒子——引力子真实存在吗？我们要如何探测探测引力波的“粒子”特性呢？
2016年2月，LIGO 发表了一项声明，彻底改变了人们对宇宙的图像：在10多亿光年之外，两颗质量分别为36和29个太阳质量的巨大黑洞相互旋进并合。这次并合事件的结果是产生了一个62个太阳质量的黑洞，根据爱因斯坦质能方程 E = mc2，剩下的3个太阳质量转化为纯粹的能量，以引力波的形式在整个宇宙中荡漾。
自那之后，LIGO 探测到的引力波信号数量已经上升到两位数，引力波如今也已经极大地加深了我们对宇宙的认识。然而，所有这些仍然只是根据广义相对论这一经典的引力理论得出的关于宇宙的信息。如果量子物理学是正确的，那么即便是对于引力波，波粒二象性也是真实存在的。接下来我们讨论这到底意味着什么。
在广义相对论关于弯曲时空的图像中，物质与能量决定了系统如何随时间演化。广义相对论做出了其他理论无法匹敌的成功预测，包括预言时空涟漪引力波的存在与性质。如果量子理论是正确的，这种时空的涟漪必然有其粒子对应物，因为波粒二象性必然适用于所有量子对象。| 图片来源：LIGO
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波粒二象性
毫不夸张地说，波粒二象性是迄今发现的最奇特的量子现象之一。它的起源很简单：物质由原子及其组成部分之类的粒子构成，而辐射由波形成。我们可以辨认出一个东西是粒子，因为粒子之间会发生种种行为，比如碰撞并反弹、粘在一起、交换能量、被束缚在一起等等。
类似地，我们可以发现一个东西是波，是因为波会发生衍射和干涉。牛顿认为光是由粒子构成的，但与他同时代的惠更斯以及19世纪早期的科学家，如托马斯·杨和菲涅耳等人都明确地表明，光表现出一些特性，如果不将其看作是波，就无法解释。
当我们让光通过双缝时，最明显的现象就出现了：背景屏幕上显示的图案表明，光既会发生相长干涉，形成明亮的条纹，也会发生相消干涉，形成暗淡的条纹。
这张图可以追溯到19世纪早期托马斯·杨的工作，它是展示源自A、B两个点的波会发生相长干涉和相消干涉的最古老的图像之一，这个装置与双缝实验的装置在物理上是等同的。| 图片来源：WIKIMEDIA COMMONS USER SAKURAMBO
这种干涉现象是波的独特产物。双缝实验，以及随后更为复杂的类似实验，证实了光是一种波。但在20世纪初，随着光电效应的发现，这一点变得更加令人困惑：
当光照射在特定的材料上时，有时候会“激发出”电子。如果我们用频率更低（因而能量更低）的光来照射，那么无论光的强度有多大，都无法激发出任何电子。但是如果用频率更高（因而能量更高）的光照射，那么即便是将光的强度降到很低很低，仍然会激发出电子。不久之后，科学家发现，光是由量子化的一个个光子组成，单个的光子可以表现得像粒子一样，如果具有合适的能量，就能让电子电离出去。
这张图表示的是随着光子能量（频率）的变化，束缚在锌原子中的电子能量的变化。可以看到，当光子能量低于一个特定的数值时，就不会从锌原子中激发出任何电子，这与光的强度无关。然而，在一个特定的能量阈值以上（即足够短的波长），光子总会激发出电子。随着光子能量持续增加，发射出的电子的速度会越来越快。| 图片来源：WIKIMEDIA COMMONS USER KLAUS-DIETER KELLER， CREATED WITH INKSCAPE
在20世纪，科学家发现了更为奇特的现象：
当单个光子一次一个地通过双缝时，它们仍然会与自身发生干涉，产生与波的特性一致的图样。
被认为是粒子的电子也会展现出这种干涉和衍射图样。
如果测量光子或电子通过的是哪条缝，就不会得到干涉图样；但如果不测量它，就可以得到干涉图样。
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