晦涩难懂的引力波,其实就那么简单
引力波作为一个物理学的专业术语,在常人看来高深莫测,但是通过本文对引力波的初步解读相信大家会感受到物理学不一样的魅力!
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。举个例子,当投掷石头到池塘里时,会在池塘表面产生涟漪,从石头入水的位置向外传播。当带质量物体呈加速度运动时,会在时空产生涟漪,从带质量物体的位置向外传播,这涟漪就是引力波。由于广义相对论限制了引力相互作用的传播速度为光速,因此会产生引力波的现象。相反地说,牛顿重力理论中的相互作用是以无限的速度传播,所以在这一理论下并不存在引力波。
引力波这一重要研究成果是谁发现的呢?首先,爱因斯坦与1916年在理论上预言引力波的存在。然而,在之后一世纪时间,引力波都未能在实验上直接被检测到。间接的观测最早是1974年普林斯顿大学的拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现的脉冲双星,其轨道的演化遵守引力波理论的预测,两人因此荣获1993年诺贝尔物理学奖。随后,又观测到很多其它脉冲双星,它们的轨道的演化都符合引力波理论的预测。
对于宇宙,我们人类一直有着强烈的求知欲,这也促使着社会的进步和科学的发展。据最新数据显示,LIGO科学团队与处女座干涉仪团队于华盛顿举行的一场记者会上宣布人类对于重力波的首个直接探测结果。所探测到的重力波来源于双黑洞并合。两个黑洞分别估计为29及36倍太阳质量,这次探测为物理学家史上首次由地面直接成功探测重力波。之后,又陆续确认探测到多次重力波事件。巴里·巴里什,莱纳·魏斯及基普·索恩因领导此项工作而荣获2017年诺贝尔物理学奖。
为什么要探索引力波呢?人类从过去到现在所有对自然界的观测,包括天文观测,主要依赖于电磁波,也就是雷达或者光学波段的电磁波对未知世界进行探测。而有了引力波以后我们就对自然界多了一种探测手段,这是一个质的差异。引力波的发现对于物理学有着里程碑的意义,证实了爱因斯坦100年前的预言,完善了相对论的证明。提供了一种全新的观测宇宙的工具,此前的观测只能依靠"眼睛",现在还可以使用"耳朵"。从此人类对于太空探索又迈出了坚实的一步!
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