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爱因斯坦100年前的天文预言被证实:美国科学家宣布探测到引力波存在!
  • 2016/2/16 15:33:48
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:电脑报
  • 作者:
【电脑报在线】美国当地时间2月11日上午10点30分(北京时间2月11日23点30分),美国国家科学基金会(NSF)召集了来自加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO科学合作组织的科学家在华盛顿特区国家媒体中心宣布:人类首次直接探测到了引力波!

“先进LIGO”设施包括两条互相垂直的长臂,长度均为4公里。将一束激光用分光镜分成夹角为90度的两束,然后两束激光分别被4公里外的反射镜反射回来并发生干涉,并且这样的反射可以来回进行多次,从而大大增加激光运行的路径长度。

 

由于频率和波长完全一致,在正常情况下,这两束激光应该是完全相同的,但是如果存在引力波作用,则会对这两束激光的波长频率产生影响,从而导致两束激光在叠加的干涉条纹上出现改变。这样的改变将能够让科学家们判断两个绕转天体各自的质量大小、它们之间的间距以及这一系统到地球之间的距离等丰富的信息。

 

先进LIGO设施的引力波探测范围示意图

 

先进LIGO包括两处设施,分别位于美国西北部(华盛顿州)以及美国东南部(路易斯安那州)。如果这两处设施均观测到同样的信号,那么我们几乎就能够肯定我们的确是观测到了引力波信号了。

 

目前版本的LIGO系统对于质量在1倍太阳质量到数百倍太阳之间之间的两个黑洞合并过程可能产生的引力波信号最为敏感,且其探测能力可以覆盖距离地球数百万光年之外——在这样一个巨大的空间范围内,符合条件的黑洞合并事件每年都会至少发生几次。

 

如果今晚LIGO合作组真的如外界所传言的那样,正式宣布探测到引力波信号的消息,那么这一消息所承载的意义将远远超出其本身——这将是对爱因斯坦广义相对论的全新检验,也是人类历史上对引力辐射首次成功的直接探测。

 

“先进LIGO”是有史以来人类建造的最先进的引力波观测设施,因此也是最有希望能够窥见真实引力波信号的地方。该项目有超过1000名顶尖科学家参与其中,因而也使其成为规模最为庞大的引力波搜寻国际合作研究项目。如果所有科学目标都能够如预期中的那样达成,那么就在今晚,我们将一起见证一个全新天文学时代的开端。

 

尽管这次的消息最早是由一位项目组之外的科学家劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)最先披露的,因而也引发了外界的广泛批评——因为这样的消息理应是由当事方,也就是LIGO项目合作组来负责对外发布的。但不管如何,如果引力波被首次直接探测到的消息能够得到证实,那么这些都将显得不再那么重要,因为我们将会因此受益良多:我们将会再次确认爱因斯坦是对的,引力辐射是真实存在的,并且黑洞的合并过程的确会产生这样的引力辐射,而更重要的是,这样的引力辐射信号是可以被从地球上探测到的。这将是一个全新的天文学领域,一个不需要望远镜的新的天文学领域,它将引领我们打开理解黑洞、中子星和其他难以采用传统方法进行观测的天体类型的全新视野。

 

引力波探测的意义?

 

引力波天文学将是继传统电磁波天文学、宇宙线天文学和中微子天文学之后,人类认识宇宙的全新窗口,必将引发一场天文学的革命。

 

 LIGO的创始者之一、麻省理工学院物理学教授雷纳·维斯说:"引力波的发现漂亮地印证了爱因斯坦在100年前的预言。如果我们有机会告诉他这件事,我真想看看他脸上的表情。"

 

在哥伦比亚大学物理学教授绍博尔齐·马尔卡看来,人类此前的天文学发现都好似“眼睛”,而引力波的发现意味着人类长了“耳朵”。他表示,引力波携带大量信息,它的发现可帮助科研人员更好地了解黑洞。

 

学界普遍认为,引力波的发现是物理学和天文学的一项重大突破。它开启了人类探索宇宙的一扇大门,甚至可能揭开宇宙诞生早期的奥秘。

 

据悉,引力波像其它的波一样,携带着能量和信息。电磁波(宇宙背景微波辐射)只能让我们看到大爆炸38万年之后的景象,而引力波能够让我们回望宇宙大爆炸最初瞬间,检验宇宙大爆炸理论的正确与否。

本文出自2016-02-15出版的《电脑报》2016年第06期 A.新闻周刊
(网站编辑:shixi01)


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