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引力波是什么

编辑: 路逍遥 关键词: 宇宙探索 来源: 逍遥右脑记忆

猴年伊始在世界科学上就有了重大事件:发现了引力波,它标志着宇宙研究新时代的开始:引力波天文学的到来,宇宙已经因此变成了一个有趣得多的地方。

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。

引力波与流体力学中的重力波很相似,当液体表面或内部液团由于密度差异离开原来位置,在重力(gravity force)和浮力(buoyancy force)的综合作用下,液团会处于上下振动以达到平衡的状态。即产生波动。引力波则是由于空间质量和速度的变化导致空间产生的波动。

LIGO在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。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。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中,这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。一旦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。

人们常常会问,如果不能生产更快的汽车或更好的烤面包机,像这样的科学研究有什么用处。但是对于毕加索的油画或莫扎特的交响乐,人们却很少会问同样的问题。人类创造力的此类登峰造极之举将改变我们对于自身在宇宙中的位置的看法。与艺术、音乐和文学一样,科学拥有使人惊讶和激动、目眩和迷惑的能力。然而,科学的这个方面(即它的文化贡献以及所具有的人性)或许就是它最为重要的特征。

从一项观测自然奇观的令人惊讶的实验成果中,我们还能学到哪些有关宇宙的更多知识?这个问题的答案见仁见智。未来的引力波观测将能够探索黑洞的奇异特性。这可能会揭示星系、恒星和引力的演变。最终,我们或许可以观测到来自宇宙大爆炸的引力波,这将让我们超越目前对于物理学的理解的极限。

文章称,引力波产生于黑洞边缘即“视界线”附近,也就是所谓的宇宙出口,任何事物在经过这里之后便将永远无法返回。例如,在这样的区域附近,时间会大大减慢,就像每一个看过电影《星际穿越》的人所知道的那样。

最终,通过对“视界线”附近的过程进行探索,或是通过观测来自早期宇宙的引力波,我们或许能了解有关宇宙本身起源的更多知识,甚至了解可能存在的其他宇宙。

文章称,每一个孩子都曾对我们来自何方以及如何到达这里感到疑惑。我们可以通过建造像LIGO这样的装置来深入观测宇宙,从而尝试回答这样的问题。这将成为人类持续不断的好奇心和聪明才智的证明——这是我们身为人类最应感到庆幸的两种特质。

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