引力波:13亿光年外的宇宙“心跳”

2017-01-05 21:32佚名
初中生学习·低 2016年12期
关键词:斯蒂芬引力波物理学家

佚名

2016年2月11日,美国激光干涉引力波天文台负责人、加州理工学院教授大卫·莱兹宣布,人类首次发现了引力波。消息一出,震动世界科学界。英国天文物理学家斯蒂芬·霍金表示,他相信这是科学史上重要的一刻。

最后一块“拼图”被找到

引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。爱因斯坦于1916年左右在广义相对论中提出引力波理论,认为聚集成团的物质或能量的形状或速度突然改变时,会改变附近的时空状态,效应就像涟漪以光速在宇宙传播。因此,当两个黑洞于约13亿年前碰撞,两个巨大质量结合所传送出的扰动,于2015年9月14日抵达地球,被地球上的精密仪器侦测到。

然而,从预言到探测,物理学家等待引力波的到来已有一百年之久。为什么引力波这么难得一见?主要原因是,相比较其他的几种力(强力、弱力、电磁力),引力是最弱的,相应的引力波效应也就很弱。想当初爱因斯坦在发表自己新的理论之后,就估算了引力波的强度。引力波的强度通常利用相对变形大小来表示,但是结果往往是小得可怜,几乎无法探测到。

就像发布会中所言,这或许是大自然给苦盼许久的人们的一份礼物。2012年,LIGO天文台创建人基普·索恩在《科学》杂志的一篇评论文章中说,预计在2017年,第一例黑洞合并的事例将会被发现。当时预计LIGO的升级会在2016年底完成,结果是升级进度超前,让我们提前听到了宇宙时空的声音。

打开科学研究新的“窗口”

斯蒂芬·霍金的黑洞与宇宙起源理论为我们开启了探索时空之谜的渠道,现在这位科学家正在研究引力波理论,试图将其纳入新的理论体系中。

霍金在接受英国广播公司专访时表示:“引力波提供看待宇宙的崭新方式。人类探测到引力波的这种能力,有可能引起天文学革命性的变化。这是人类首度发现黑洞的二元系统,首度观察到黑洞融合。”“除了检验(爱因斯坦的)广义相对论,我们可以期待透过宇宙史看到黑洞。我们甚至可以看到宇宙大爆炸时期初期宇宙的遗迹,看到一些最大的能量。”

引力波以光速传播,它与物质的相互作用非常弱,利用引力波,我们可以看到宇宙的最早期。引力波是我们了解宇宙形成的最好工具。

目前,引力波被物理学家认为是唯一一种可以在不同维度传播的波。不同宇宙之间的碰撞,会产生引力波。说不定在不远的将来,我们也可以依靠引力波来判断多重宇宙的存在与否。

这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。我们此刻的心情差不多也是如此,引力波给我们打开了一扇全新的窗口。

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