电磁相互作用力的大小在库伦定律（Coulomb's law）中有所记述，即两个电荷之间相互作用力的大小同它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。这一内容与牛顿提出的万有引力定律中的表述相同: 引力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，不同的是，这两个定律一个基于电荷一个基于质量。在这里，电磁相互作用力表现出的与电荷乘积成正比的这一性质与万有引力所表现出的性质有所不同，引力是一种在两个有质量的物质间起作用的力，在这一前提下负质量（Negative mass）是不存在的，引力只对无时无刻不在拉扯中的牵制力发生影响。

虽然如此，但人们心中对于负质量的热情与关注并未减退，哪怕负质量在现实中并不存在，“但假如负质量真的存在呢……”这种想象如同一颗种子，在想要满足好奇心的人类面前无疑散发着炽人的魅力。正因如此，对于负质量（或是负能量）的研究在很早以前就已展开，并成为理论学家们的主要研究课题。但为什么引力只对互相牵引的力产生影响呢？这一疑问说明我们对引力仍然缺乏根本上的认识。

无论是在最近的热门电影《星际穿越Interstellar》（2014）中，或是更早前由天文学家卡尔·萨根（Carl Saga1934-1996）的小说改编成电影的《接触contact》（1997）里上演的虫洞（wormhole）旅行, 还是在《星际迷航star trek》（2009，2013）中登场的可实现恒星跳跃的高速促进装置曲率引擎wrap drive，以及《回到未来Back to the Future》（1985）等影片中出现的时间旅行time travel, 都展现了假设负质量或是负能量存在的情况下人类将会获得的科技红利，这也许可以看作是承载着人类美好愿望的想象力结晶。

现代物理学决定同前面提到的其他三种自然力一样，试图也从媒介粒子的角度来诠释引力，迄今为止学者们也还在进行着相关尝试。因为引力与其他三种自然力有本质上的不同，所以很难用同样的理论一语概之，为了解决这一问题，人们在过去做出了各种各样的理论尝试。但即便如此，时至今日关于包含引力在内的四种自然力的统一论述也是理论物理学需要解决的历史课题。最近，我们通过宇宙正在加速膨胀这一发现了解到，宇宙的大部分空间中都充溢着一种叫做暗能量dark energy的不明物质。暗能量将违反能量条件的停滞物转化为不可知的能量，并占据了宇宙的大部分空间， 这个发现说明了一个事实，那就是在构成宇宙的物质中，我们所了解的物质还不到4%，也就是说，通过我们现在所掌握的引力相关理论知识所能探究到的内容不过是宇宙这个庞大冰山的零星一角。

人类梦想摆脱引力桎梏的历史由来已久，自由翱翔于天际便是这梦想的写照，希腊神话中伊卡洛斯的翅膀更是人类飞天梦的证明。到了近代，莱克兄弟开始真正在天空中飞翔，而近现代，丰富多样的飞行工具（气球，滑翔机，飞机等）让人类在受到引力影响的同时也克服了引力，这可以说是人类实现飞天梦的文明中耀眼的一环。在现代文明中，虽然人类借助科学文明的力量克服了一小部分来自引力的影响，但并不能完全挣脱引力的束缚，享受真正意义上的自由。由于我们还未能窥见引力的本质，因此像在SF（科幻）电影中出现的利用曲率引擎或是虫洞来旅行这样完全自由地操控引力并且无拘无束生活的场景是不会出现在现实生活中的。

到了现代，关于引力的理解以爱因斯坦的广义相对论为依托得到阐述。这一理论与我们的观察非常一致，也在物理学，天文学的很多实验和观察中得到证实。虽然如此，在今天我们仍然渴望能够简明扼要地透析这一力量的本质。因为在当代引力理论所无法解释的理论和观测结果之间，还存在着一些偏差。

比如像黑洞这样的极端重力场周围的物理学，或是现代宇宙论中观测到的暗能量这种神秘又模糊的存在。另外，我们为了扩大对宇宙的理解而提出的根本性疑问（时间的本质，宇宙诞生的历史和过程，为什么我们生活的宇宙是四次元时空等）也是广义相对论无法解答的。要回答这些问题，我们需要掌握比广义相对论更加深远的理论，或是掌握引力的量子理论所要求的最尖端的物理学知识。为了克服这种偏差，物理学家们从几十年前就开始为构建引力的高层理论而做出努力。

尽管如此，广义相对论也为记录星辰和恒星的运动带来了惊人的成果，为我们了解宇宙提供了可靠的理论基石。无数的实验和观测结果证明了广义相对论的地位，也为它的精妙提供了无可辩驳的证据。但即便如此，该理论中仍然还剩一个亟待实验证明的预测，那就是爱因斯坦早在1916年提出的"引力波"的存在。这一预测终于以近年来直接探测到的结果而获得成功证明，而这距离理论预测的提出已然过了100多年。人类在过去的50余年中为了探测引力波的存在付出了坚持不懈的努力，我们在全球范围内设立引力波探测器，希望借此直接探测到引力波信号，除此之外，很多大型的实验项目也正在开展之中，在未来，我们还计划进行规模更加庞大的引力波探测实验。

本书旨在介绍爱因斯坦预测的引力波这一概念，以及为了直接探测到引力波人类在历史长河中所做出的各种努力，本书也会讨论最终被成功证实的这一科学成果将会给人类描绘出怎样的未来。本书第一章以历史事件为中心，介绍并浅层探讨牛顿的引力理论及爱因斯坦的广义相对论，并对广义相对论中所预测的引力波的本质和其能被实验手段探测到的可能性做出介绍。第二章讲述开展引力波探测实验第一人的约瑟夫·韦伯所做出的先驱努力和相关历史事件，并以"棒状引力波探测器"为起点，讲述引力波探测器的发展史。

第三章讲述建设激光干涉引力波天文台LIGO laser interferometer gravitational wave observatory 的相关历史，该天文台为"激光干涉仪"引力波探测器，是约瑟夫·韦伯的引力波探测器的新型替代装置，也是现代最有可能探测到引力波的大型工程。第四章讲述激光干涉仪是如何发展为直接探测引力波的最有力项目，以及迄今为止在启动LIGO的十余年间引力波探测的相关成果。

第五章讲述高新激光干涉引力波天文台（Advanced LIGO）投入使用后，科学家们在探测到引力波信号后所做出的努力。本章节特别按照时间的顺序，讲述了LIGO科学合作组织是如何捕捉引力波信号，如何证明其为引力波信号，以及如何推导出最终结果的过程。纵观图书市场，将科研成果的研究过程按时间顺序生动地铺展在读者面前的本书应属首例。而随着阅读接近尾声，读者也能和书的内容一起见证这个划时代发现的诞生，这对于本书的读者来说，无疑是一种幸运的阅读体验。

第六章作者站在物理学和天文学的立场上讲述成功探测出引力波所带来的福利和影响，也对由之产生的科学上的可能性进行了展望。另外，本章也讲述了现在地球上正在进行或即将进行的新一代引力波探测项目的现状，以及在韩国进行的引力波探测的相关研究内容。