“引力波”開創(chuàng)宇宙探索新時代
北京時間2016年2月11日23:40左右,美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)宣布,人類首次成功檢測到了引力波。
引力波,其實我們并不陌生,在去年獲得科幻小說大獎的《三體》和熱門電影《星際穿越》中都有涉及到引力波的概念。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論,引力起源自質(zhì)量對空間的扭曲,在任何有質(zhì)量的物體附近,空間的織構(gòu)都會受到扭曲。但這個扭曲并不總是呆在那物體附近。特別地,愛因斯坦意識到這種空間的彎曲形變可以在宇宙中傳播,就像地震波在地殼里傳播那樣。然而它與地震波不同的地方在于它可以在空無一物的太虛中傳播——并且還是以光的速度。
引力波是一種時空漣漪,如同石頭被丟進水里產(chǎn)生的波紋一樣。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產(chǎn)生引力波。100年前,,愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在,但是愛因斯坦當時預言引力波存在的同時,也預言了引力波是不可探測的。因此,世界科學界公認,引力波探測是難度最大的尖端科技之一,也是一項意義重大的物理學基礎(chǔ)研究。100年來,也不斷有實驗聲稱直接探測到了引力波,并造成過全球轟動效果,但后來都被證明是烏龍。
作為愛因斯坦廣義相對論中最重要但一直未被證實的預言,引力波如果探測成功,將是人類認知史上具有里程碑意義的科學發(fā)現(xiàn)。廣義相對論以時空幾何來描述引力,而引力波的發(fā)現(xiàn),代表了人類直接探測到了時空幾何的動態(tài)扭曲。作為恒星演化的末態(tài),黑洞是天文學中的一種重要物體。引力波讓我們詳細觀測到了其附近時空幾何的強烈彎曲和震蕩。進一步的引力波觀測,讓我們以全新的方式精確的檢驗廣義相對論,也開啟了觀察宇宙的新視窗。LIGO的實驗本身,也代表了精密測量科學取得了重大進步!
在這個意義上,我們也許將是最初和最后的人。宇宙并不在乎其間發(fā)生了什么,它自會按照自己的規(guī)律運行,而我們誕生在了一個幸運的時刻,或許能在不久的將來目睹終極理論的誕生,甚至可能將是唯一親自見證這一瞬間的文明。
戚海濤
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