引力波是時空的漣漪，它能告訴我們宇宙起源、演化和時空結構。儘管100多年前愛因斯坦的廣義相對論就已經預言了它的存在，但是它一直戴着神秘面紗，人們花費了大量人力物力都沒有直接探測到它。
2016 年2 月11 日，美國激光干涉引力波天文台(laser interferometer gravitational wave observatory，ligo) 宣布在2015 年9 月14 日人類首次直接探測到了引力波。這是21 世紀物理學最重大的發現，它宣告了引力波天文學時代的到來。2017 年這一發現就獲得了諾貝爾物理學獎。
到目前為止，美國的ligo 和歐洲的室女座引力波天文台（virgo）觀測到了90 個引力波事件，這些信號都是由天體中雙黑洞、雙中子星或者黑洞與中子星或奇異緻密星體合併產生的。日本的神岡引力波探測器（kamioka gravitational wave detector，kagra）已經加入了地面引力波探測網。印度也正在建造新的地面引力波探測器（如ligo-india）。中國也計劃在山西建造臂長10km 的地面引力波探測器。
地面引力波探測器能測量的引力波頻率範圍在10~1000hz，但無法測量到低於1hz 的引力波。要探測到低頻引力波，必須把探測器建到空間中去。空間探測器可以有足夠長的臂長，能探測到頻率低到10ˉ⁴hz 的信號，這些信號是由比地面觀測到的更加豐富的引力波波源產生的。空間引力波探測能幫助揭示黑洞坍縮動力學過程、解讀超大質量黑洞的產生機制、探尋宇宙隨機引力波等豐富引力波波源信號。空間引力波探測還能對引力波波源準確定位，檢驗引力波極化性質，檢驗引力理論。目前空間引力波探測計劃包括歐洲航天局（簡稱歐空局）的lisa（laser interferometer space agency）計劃，日本的decigo 引力波探測器，以及中國的天琴、太極計劃。國際上在這一重大領域的競爭已經到了白熱化程度。
在中國開展引力波探測得到了黨和國家領導人的高度重視，習近平總書記親自批示，國家自然科學基金委員會、科技部、中國科學院、教育部等部門對引力波的研究已經有了近、中、遠期布局並啟動了一批項目。中國對引力波的研究支持力度在不斷加強，力爭在引力波物理研究領域做出國際水準的工作。
在這樣的時代背景下，浙江工業大學、湖南師範大學、揚州大學、上海交通大學聯合成立了引力波物理聯合研究中心。該中心瞄準引力波物理這一國際上最基礎、最前沿的科學問題，努力培育、積聚國內引力波優秀人才，希望推動引力波物理創新研究。在國家自然科學基金“理論物理專款”支持下，引力波物理聯合研究中心於2021 年暑假舉辦了為期兩周的引力波物理暑期學校，邀請了國內外10 余名知名學者授課，參加學習的有來自全國各地的教師、博士後、研究生300 餘人。
為了讓更多對引力波物理感興趣的物理學工作者及廣大學生了解、學習引力波相關基礎知識，在科學出版社支持下，我們邀請了暑期講習班授課教授把他們的講課筆記整理出來，編輯成書——《引力波物理——理論物理前沿講座》（蔡榮根等主編. 北京：科學出版社，2024.6）。本書內容包括：
數值相對論基礎
緻密雙星旋近的引力波
極端質量比旋近: 動力學和引力波
黑洞准正規頻率的解析估算
宇宙學標量微擾誘導引力波
引力波標準汽笛早期宇宙相變和宇宙弦產生的引力波
引力波天體波源物理研究現狀和展望
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在此感謝貢獻書稿章節的北京師範大學曹周鍵教授、北京大學邵立晶研究員、中國科學院上海天文台韓文標研究員、美國弗吉利亞大學kent yagi 博士、中國科技大學趙文教授以及中國科學院國家天文台陸由俊研究員。同時也感謝參加暑期講習班授課的其他老師，他們是美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校nicolas yunes教授、美國賓夕法尼亞州立大學abhay ashtekar 教授、國家天文台金洪波副研究員、武漢大學范錫龍教授、中國科學院理論物理研究所黃慶國研究員、中國科學院高能物理研究所王賽研究員以及中山大學蔣贇博士。
本書適用於不同層次的讀者，包括研究生和本科生，特別適合作為前沿物理課程的教學參考書。對於研究生而言，本書提供了一個系統而深入的引力波物理學習平台，幫助他們建立起對這一領域的紮實理解，並為日後的研究工作做好準備。而對於本科生來說，本書則是一個引領他們步入前沿物理領域的門戶，激發了他們對引力波物理及相關領域的興趣，為未來的學術和職業發展打下了堅實的基礎。通過閱讀本書，學生們可以更全面地了解引力波物理學的基本原理和最新研究成果，進而為自己的學術生涯和科研探索打開新的大門。
希望本書能為宣傳普及引力波物理知識，培養學生關注這一國際重大前沿科學，幫助更多優秀青年人才投身引力波前沿研究做些貢獻。
本文摘編自《引力波物理——理論物理前沿講座》（蔡榮根等主編. 北京：科學出版社，2024.6）一書“序言”，有刪減修改，標題為編者所加。
責任編輯: 錢 俊 陳艷峰 崔慧嫻
本書是理論物理前沿的入門指南，整合了引力波物理領域的最新研究成果，基於引力波物理聯合研究中心在2021 年暑假舉辦的引力波物理暑期學校的授課內容編寫而成；從六個方面介紹了引力波的研究成果，基本覆蓋了這一領域的重要內容，旨在幫助讀者快速掌握引力波物理的基本知識，並了解國內外前沿科研動向；在內容上緊跟引力波物理的最新科研進展，以平衡科學性和可讀性的方式呈現，儘可能採用最簡潔的推導，使得讀者無需過多的數理和廣義相對論知識儲備也能夠理解。
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