天文学在本世纪中不断地开拓了新的观测渠道、目前所期待的是引力波的观测，世界各地正努力开发能直接观测引力波的技术，预计在本世纪内将津立能检验出因星体的引力崩溃而产生的引力波的装置。
引力和引力波
引力的存在，是由伽利略和牛顿根据天文学的研究而提出的。两个物体之间存在的引力，其大小只与它们的质量和它们之间的距离有关系。引力的这个性质，与其后发展起来的电磁学中的静电力很类似。在电磁学中，对出现的因电流而有磁力和伴随电场的变化而有电力的现象，麦克斯韦方程式作了统一。方程式预言的电磁波，是在上个世纪末被赫兹用实现发现的，进而打开了人类利用电磁波的道路。
与电磁学的高速发展相比，不能不说对引力的认识是相当缓慢的，其主要原因是引力太微弱。例如两个质子间相互作用的引力竞比它们间相互作用的电力小36个数量级。因此，在大质缉天体提供的静力以外，再显示出引力现象是较难的。尽管如此，爱因斯坦还是以天才的洞察力，以引力为基础，提出了狭义相对论，并在此基础上，预言了引力波的存在。
虽然在狭义相对论以外也有不少提出引力理论的，但到目前观测的结果，狭义相对论仍占优势，而进—步确立狭义相对论，也希望有引力波实验的验证。现在双重星脉冲的轨道周期的变化，较好地证明了引力波的存在。可是，要直接检验出引力波，仍是物理学的重要课题。狭义相对论伴随着强引力场理解天体现象被广泛地应用。其典型就是关于黑洞的诸现象。这是以静力效果为主，还未达到伴随着动的现象观测引力波。若能观测引力波，黑洞的形成过程等等，用其他方法难理解的天体现象就可以清楚了，人们根据引力波及其观测计划，虽然对一些现象作了理论预测，但新的观测渠道开辟之后的经验和结果，总是带来远远超越预测的丰富内容。
旋转系会发射引力波
带电粒子一作圆周运动，就发射电磁波，周期变短，对于被引力束缚的两个星体，若轨道周期减小，那就必然发射引力波。双重星脉冲PSR1913+16的公转周期减小（理论值（2.403±0.002）×10-12秒/秒；观测值（2.400+0.09）×10-12秒/秒）有力地证明了引力波的存在。理论和观测还证明，轴不对称的旋转体自转也发射引力波。
引力崩溃产生的引力波
若天体崩溃，那一部分能量就会以发射引力波的形式释放、因此观测引力波的波形是了解崩溃过程的一个途径。然而，由于引力崩溃的周期较长，观测不易。如银河附近超新星的平均频度是30年一次，就是由数百个银河组成的银河团，大约也要一个月才能有一次引力崩溃。
引力波的检验
根据引力波产生的空间畸变，使两个质点间进行方向垂直的距离发生变化，人们研制出两种检验器，一种是对自由质点间距离的变化，用激光干涉仪测定，叫激光干涉仪；另一种是利用引力波的弹性体振动和共振时较大的位移，叫共振型检验器。
目前，世界上很多集团正在进行这两种检验器的改良研究工作。在国际天文学最高会议上，也提出了建设具有恒定作用的引力波天文台的倡议。
宇宙论和引力波
前面谈了星体崩溃要产生引力波，在宇宙存在着各种各样规模的引力崩溃。可以相信，银河系中心存在的大质量的黑洞，是赛弗特银核等运动的原因，在大质量黑洞边缘发生的引力波，因引力半径很大，是周期为小时数量级的低频波。如果宇宙的物质相当部分发生引力崩溃成为黑洞的话，那宇宙将充满较强的引力波。
追寻宇宙的历史，也曾有过不少次引力波的起源。在宇宙初期的充气时代，由于一致性膨胀的变化，引起空间的波动。由此残余形成产生引力波的背景。随后的宇宙膨胀，温度下降到临界温度，便引起了相变。若温度下降得快，那即使临近临界温度也不发生相变，成为过冷却。在温度比临界值稍低时，各处发生相变并收缩，新相的泡伴随宇宙膨胀而膨胀，其边缘由于压力不均而产生引力波 · 可推测这些引力波都是低频，强度不怎么大。
记叙物质分化过程的理论，预言了伴随从浑沌状态做强结合粒子分化的相变化有带状位相缺陷的发生。这相似于流体中的涡系和在超导状态被量子化的磁通，被称为宇宙带。这些带延长着宇宙半径，一掺合在一起，便成了环状。受到环感应，随着振动发射引力波，其周期约为1个月。
因为引力波的频率较低，强度较小，用地面上的检验器观测很困难。所以，应考虑使用人造卫星，在上面设置激光干涉仪，这必须了解在宇宙空间外部干扰的性质，开发在人造卫星上进行较强的激光振荡、进行光学微调整的技术，可以相信，在21世纪，一定能在宇宙空间构筑成高性能的引力波天文台。
总之，引力波可提供关于天体的新情况、例如引力崩溃的结构、宇宙论假想的宇宙带等。可是，直接检验出引力波还未成功，若出现什么新的技术，那或许能在本世纪中获得直接检验的成功，进行较好的引力波观测，另外，伴随脉冲等天文观测，也可能观测到引力波。可以想象，在下世纪，将会诞生具有更优检验能力的、利用宇宙空间的引力波天文台，更期待着超越这些预想，开发出新朽观测方法，或得到出乎预想更丰寓的天文学情报。
［科学（日）1989年第5期］