宇宙涟漪中的魔法师 美国科学家宣布

2017-05-05 22:46胜博发在线娱乐:网络作者:浏览:0

探测到的引力波源自两个黑洞碰撞的想象图

美国路易斯安那州利文斯顿市的激光干涉引力波天文台

2月11日,美国华盛顿,显示屏展现出科学家们捕捉到的引力波信号图像。

美国科学家11日宣布第一次直接探测到引力波的存在。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”,它的发现是物理学界里程碑式的重大成果。

引力波是什么?

一种时空涟漪 天体碰撞中可能产生

“女士们、先生们,我们已经探测到引力波,我们找到它了。”美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)执行主任戴维·赖茨当天宣布。

引力波是一种时空涟漪,如同石头被丢进水里产生的波纹。黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。

100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实,唯有引力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。上世纪70年代,曾有美国科学家在观测双星系统的过程中,发现引力波存在的间接证据,并因此获得1993年诺贝尔物理学奖。

如何发现引力波?

建造两个探测器 上千名科学家参与

在将于杂志发表的新研究中,科学家探测到的是由黑洞合并产生的一个时间极短的引力波信号,持续不到1秒。它经过13亿年的漫长旅行,于2015年9月14日抵达地球,被刚改造升级的LIGO的两个探测器以7毫秒的时间差先后捕捉到。

据研究人员估计,两个黑洞合并前的质量分别相当于36个和29个太阳质量,合并后的总质量是62个太阳质量,3个太阳质量的能量以引力波的形式在不到1秒的时间内释放,释放的峰值能量比整个可见宇宙释放的能量还要高出约50倍。

LIGO是美国分别在路易斯安那州利文斯顿市与华盛顿州小城汉福德市建造的两个引力波探测器,改造升级后其探测灵敏度大幅提高。

10多个国家、超过1000名科学家参与了这个搜寻引力波的项目。其中,中国清华大学的科研团队以高精度的数据分析能力帮助“净化”了引力波探测中的干扰信号。

探测到有多重要?

抓住了揭开宇宙奥秘的“钥匙”

直接探测到引力波有多重要?包括中国科学家在内的多国家科学家认为,新发现不仅填补了广义相对论实验验证中最后一块缺失的拼图,让现代物理学的根基更加坚实,也意味着科学家抓住了揭开宇宙奥秘的“钥匙”,有助于了解宇宙的起源和运行机制。

英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金表示:“引力波提供了一种人们看待宇宙的全新方式。(人类)探测到引力波的这种能力,很有可能引发天文学革命。”

关注

中国引力波探测工程 “天琴计划”正立项

记者12日从中山大学了解到,中国本土重大引力波探测工程“天琴计划”已经于2015年7月份正式启动,部分关键技术研究已有具体进展,目前正在立项中。

据介绍,中山大学“天琴计划”是以引力波研究为中心,开展空间引力波探测计划任务的预先研究,制定中国空间引力波探测计划的实施方案和路线图,并开展关键技术研究。

根据此前的设想,“天琴计划”主要将分四阶段实施:第一阶段完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺仪等天琴计划地面辅助设施;第二阶段完成无拖曳控制、星载激光干涉仪等关键技术验证,以及空间等效原理实验检验;第三阶段完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证,以及全球重力场测量;第四阶段完成所有空间引力波探测所需的关键技术,发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测。完成全部四个子计划,大约需要20年的时间。

释疑

引力波是一种“声音”吗?

“时空涟漪”“宇宙呢喃”……引力波被赋予了太多诗意。但引力波是一种“声音”吗?

“我们愿意把它称为一种声音,但引力波并不是声音,”LIGO数据分析专家魏因施泰解释说,声音以音速在空气中传播,而引力波则是以光速传播,可以在真空中传播。两者都是一种震动,但引力波是一种全新的震动方式。LIGO天文台将探测器连接到扩音器,从而“听到”引力波的声音。

当引力波袭来会怎么样?

听上去这么牛的引力波如果向我们“袭来”会怎样?

LIGO科学合作组织的研究成员陈雁北介绍说,引力波携带的能量很大,但实际对物质产生的作用却十分微弱,这也是探测它很困难的原因。如果把引力波在地面附近的能量流单位时间和面积算一算,就会发现它不能挪动电荷,所以作用很微弱。

引力波能让科幻成真吗?

能否借助引力波实现星际航行、时空穿越或者星际通信呢?

陈雁北说,引力波非常微弱,因此很难发射可以被接收和探测的引力波。从理论上讲,有可能向一个正在合并的双黑洞发射一个叠加的引力波,可望产生一种引力波放大效果,但实际上不太可能实现。此外,由于引力波本身造成的时空弯曲是很小的,所以借助引力波“穿越时空、回到过往”并不现实。

想了解引力波 不妨看看这些书

引力波——这个新鲜名词,对它着迷的不止是科学家们,其他领域也有人在追逐着它的脚步。记者了解到,一些关于引力波的图书也逐渐进入大家的视野。

看科普图书怎么解读

高冷的引力波究竟是什么?恐怕理科生要说个皮毛估计也得费点劲。

日前有从事科幻工作的网友“科幻戴一”就向大家推荐了两本科普类图书,一本是大卫·布莱尔等所写的《宇宙之海的涟漪:引力波探测》。大卫·布莱尔是位从事引力波研究的专家,他与作家杰夫·麦克纳玛拉用生动简洁的语言讲述了科学家与引力波之间“捉迷藏”的游戏。“科幻戴一”介绍,这本书不仅是他自己的启蒙读物,也是很多科学家与科幻作家的启蒙读物。另一本则是肯尼菲克所写的《传播,以思想的速度:爱因斯坦与引力波》,在这本书里讲述了鲜为人知的关于科学家如何获得引力波定论的故事,其中包括爱因斯坦曾两次宣称引力波不存在,但又两次改变了自己的想法。

科幻小说中是“常客”

虽然“引力波”这个词汇听起来很生僻,但却是不少科幻作家笔下的“常客”。在刘慈欣的《三体》里,引力波就成为人类威慑三体人的工具。在小说故事里,主人公罗辑发现“黑暗森林”法则后,威胁三体人要将对方的星空坐标通过引力波广播出去,三体人非常害怕从而与人类达成了和平。在刘慈欣的另一篇科幻小说《朝闻道》中也有关于引力波的内容,其中提到宇宙信息的密码或许真的藏于引力波中,人类接触到的高等宇宙文明就是通过破译引力波,找到了宇宙终极的答案。刘慈欣对引力波的想象,目前看来与科学家们探索到的内容,颇有相似之处。

而另一位科幻作家谢云宁,在他的作品《宇宙涟漪中的魔法师》、《宇宙涟漪中的星球》等作品中,也同样有关于引力波的内容。所以,大家对于引力波,千万不要大惊小怪,因为科幻作家们脑洞大开的时候,早已经将它写入作品中。

本地书店相关书籍较少

昨日,记者在当当、京东图书等网站上搜寻相关图书,也能找到一些与引力波有关的图书,网友对这类图书也给予了一定关注。随着引力波被发现,与之有关的书籍搜索量也有一定增长。

昨日,记者走访重庆本地的书城以及西西弗书店等,由于引力波是在春节期间被发现,因此书店关于这类书籍尚未有专门的陈列。但是有兴趣的读者,不妨参考文中提到的书籍,前去书店寻找。

随着引力波的被发现,网上甚至还有人寻找到商机。日前记者就发现有商家推出了“防引力波辐射孕妇装”,只是目前尚无人购买。

本组文图除署名外均据新华社

    

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