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什么是引力波 引力波的发现的重大意义

2017-10-18 11:25 来源:聊城 社会  次阅读

  引力波的发现意义重大,从科学意义上看,引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。但对于大众来说,或许会怀疑花费这么多美元——教育家会计算能建多少学校,贫困国家会计算能买多少粮食,诸如此类——去探索引力波有何意义。但对疯狂的物理学家来说,他们会觉得,这不但值回票价,而且就像免费的一样便宜。

  我们从小都被告知一个最著名的猜想——宇宙是在一场爆炸中诞生的。这意味着,在时空的开始时,这个大蹦床有一次最剧烈的震动。引力波就能让我们还原这个震动——它是否存在,有多大规模,诸如此类。对物理学家来说,这轻轻的一震,比《美人鱼》、《星球大战》乃至人类史上所有的电影加起来都好看,因为它蕴含的剧情,是宇宙诞生的画面。

  一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波,就可以揭开宇宙的各种谜团,甚至了解宇宙的开端和运行机制。因此也有这样的说法,如果引力波的发现被确定,那么几乎可以肯定会入选诺贝尔奖。1993年的诺贝尔奖就是授予了间接发现引力波存在的科学家,当时两位科学家泰勒和赫尔斯对脉冲星双星系统PSR1913+16进行研究,发现其系统内有两颗中子星,它们快速围绕对方公转,最终发现了引力波间接证据。

 

 

 

  引力波天文学将是继传统电磁波天文学、宇宙线天文学和中微子天文学之后,人类认识宇宙的全新窗口,必将引发一场天文学的革命。

  除了能够检验广义相对论之外,它还有助于证明其它版本的引力理论正确与否,还将推动引力量子化的研究,最终把引力融入其它三种基本相互作用,完成爱因斯坦的伟大梦想。

  引力波像其它的波一样,携带着能量和信息。电磁波(宇宙背景微波辐射)只能让我们看到大爆炸38万年之后的景象,而引力波能够让我们回望宇宙大爆炸最初瞬间,检验宇宙大爆炸理论的正确与否。

  就如同一个天生的聋哑人,一直在听别人说声音的存在,突然有一天听力恢复了。我想我们此刻的心情也是差不多如此。引力波给我们打开了一扇全新的窗口。引力波是一种方式,是一种看待世界的方式。历史的发现轨迹告诉我们,每一扇新的窗口被打开,都会有令人称奇的发现。虽然LIGO的探测能力还是有限,一旦这个引力波的世界被撬开了一道小的裂缝,让我们看到了春天的种子,相信硕果累累的引力波丰收季节也不会太远。

 

 

 

  什么是引力波?学者说:发现它意味着人类有了第六感,也就是通俗所说的“神通“。

  用一句话来概括引力波,那就是:物质运动变化时引发的时空弯曲。 引力波也称重力波,引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动,是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式。如同电荷被加速时会发出电磁辐射,同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射,这是广义相对论的一项重要预言。

  在电磁波被发现100多年以后的今天,引力波被找到了。和电磁波相比,引力实在是很弱的力,比起表征电磁力强度的精细结构常数,表征引力强度的引力常数要小上好几个数量级。

  同时,引力波实在是很“懒”,很少与物质发生任何作用,但它的 穿透能力比中微子还要强,也许真能像科幻巨著《三体》描述的那样,被人类用于星际通讯领域。

  最后的最后,如果你是《三体》迷,你就可以理解,如果在很远的星系一个文明被高阶文明炸掉了,我们能够第一时间通过引力波知道这个事情是多么重要。

  LIGO宣布“探测到引力波的存在”,引力波将帮助研究人员探测其它神秘而强大的宇宙事件,施茨说:“引力波具有很强的穿透能力,因此它们可使我们直接观测到超新星爆炸、伽马射线暴和其它大量宇宙隐藏秘密的更多信息。”

 

 

 

  还有更多结论:

  “通过这项发现,我们人类开启了一场波澜壮阔的新旅程:一场对于探索宇宙那弯曲的一面(从弯曲时空而产生的事物和现象)的旅程。黑洞的碰撞和引力波的观测正是这个旅程中第一个完美的范例。”——索恩(Kip Thorne)

  “引力波的直接探测实现了50年前就设定好了的伟大目标:直接探测难以捕捉的事物,更好地理解宇宙,以及,在爱因斯坦广义相对论100周年之际完美地续写爱因斯坦的传奇。” ——加州理工学院,LIGO天文台的执行官莱兹(David H. Reitze)

  “这项探测是一个是时代的开始:引力波天文学研究领域现在终于不再是纸上谈兵。”——LSC发言人,路易斯安那州立大学物理与天文学教授冈萨雷斯(Gabriela González)

  “在《星际穿越》和《三体》中,都不约而同地将引力波选为了未来科技发达的人类的通讯手段,这也许只能是美好的幻想,但对于天文研究而言,引力波的确开启了一扇新的窗口。吹进来的第一缕清风,就带来了一个重大的信息:极重的恒星级双黑洞系统存在并可以在足够短的时间(10亿年)内并合。这是让我们始料未及的。谁能知道在将来的更多的探测中,LIGO和一众引力波探测器能带给我们什么样的惊喜呢?” ——马克斯·普朗克引力物理研究所、清华大学博士后,胡一鸣

  “不少亲朋好友问过我,你在研究些什么。我都这么回答:我们在找另一种光,一旦找到,意味着人类从此有了第六感,就像有了超能力,用一双天眼饱览神秘宇宙中无尽的奥妙。现在,我们,找到了!” ——马克斯·普朗克引力物理研究所博士生,明镜。

 

 

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