引力波是什么梗(什么是“引力波”?)
什么是“引力波”?
英文:(gravitationalwave),***学界称为重力波,英文中有时也写作gravitywave;但更多场合中,gravitywave是留给地球科学与流体力学中另一种性质迥异的波动。关于万有引力的本质是什么,牛顿认为是一种即时超距作用,不需要传递的“信使”。爱因斯坦则认为是一种跟电磁波一样的波动,称为引力波。引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递。引力辐射是另外一种称呼,指的是这些波从星体或星系中辐射出来的现象。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。引力波的存在而且也真的无所不在,是广义相对论中一项毫不模糊的预言。所有目前相互竞争而且被“认可”的重力理论(认可:与现前可得一切证据能达到相当准确度的相符)所预言的引力辐射特质即各有千秋;而原则上,这些预言有时候和广义相对论所预言的相差甚远。但很不幸地,现在要确认引力辐射的存在性就已相当具有挑战性,更不用说要研究它的细节。
今天刷爆朋友圈的“引力波”是什么鬼
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...
引力波到底是什么
“破五”是***传统迎财神的日子。但2016年的这一天,不仅***,全世界的物理学界都沸腾了,仿佛迎来了它们的“财神”——被预言已经百年的引力波,终于被探测到了。据媒体报道,一位物理学家如此形容自己的心情:”堂堂男子汉很少哭,当时心中忽然暖流涌动,但还是强忍住没哭。那是一种强烈的感动,感动到想哭的感觉。整个新闻发布会上,我一直强忍着。“作为一个普通大众,我们在被各种社交媒体刷屏的”引力波“洗脑的同时,却很少有人知道,引力波到底是什么?为什么探测到它需要百年努力?它又能给世界带来什么?宇宙大蹦床很多人都听说过爱因斯坦的广义相对论,但并不知道它讲了什么。事实上,广义相对论的很多推论是人们的直觉无法理解的。比如这一项——引力的定义。在广义相对论中,引力被归咎与时空的弯曲。”时空弯曲是什么鬼?“相信大多数人听说之后都是这个反应。它的意思是,我们平时看到的空间貌似是平直的,但真实的情况中,却是像哈哈镜里一样扭曲的。这种扭曲是物质造成的,质量越大,扭曲就越大。我们可以把宇宙想象成一个蹦床,如果没有任何扰动,它是平坦的。但有质量的物体出现时,比如一个鸡蛋,来游乐场的小孩子,或者是地球这样的庞然大物,它就会变得弯曲。大质量物体周围空间会像蹦床一样开始弯曲可怜的是,这种弯曲,对于生活在蹦床上的微小生物——我说的就是人类这种生物——来说,一是由于我们跟着蹦床一起弯曲了,二是由于这种弯曲太微小,我们完全感觉不到这种弯曲。如果只是弯曲还好。但如果这个大质量物体发生变化——鸡蛋被吃了,小孩子蹦走了,或者地球***了——蹦床就会开始震动,这种震动就是引力波。当然,跟着一起震动的我们也感觉不到它在震动。如果地球消失了,周围的空间就会开始震动,像涟漪一样传播开去用圆规丈量宇宙对于不喜欢睡眠被地震打扰的我来说,感受不到宇宙的震动是多么幸福。但物理学家可不这么想,他们急需感觉到震动,来证明自己确实读懂了宇宙。他们还希望通过对震动的研究,来把宇宙读得更懂。于是,他们发明了世界上最大和最贵的......圆规?或许很像,但他们把它叫做迈克耳逊干涉仪,或是LIGO。引力波探测器很像一个圆规,不过更为巨大LIGO的“两条腿”都有4000米长,最近的一次升级就花去了几十亿美元。在大年初五带来引力波消息的LIGO并不像财神,相反,这个******科学基金会(NSF)资助的项目前前后后已经花去了数十亿美元。LIGO的原理是什么?假设我们有两个短跑运动员,他们在任何情况下跑步速度都一样,那么,如果跑道因为引力波扰动,长度发生了变化——就像蹦床表面会因受力,在一个方向上拉伸一样,他们从LIGO的两条腿上跑回来的时间就会发生些微的差异。我们就知道,空间确实在震动。然而,这并不是那么简单的。最简单的两个原因——第一,震动太小了,也许4000米只会发生0.000000000000000001米(我帮你数好了,这里应该有17个0)的变化。虽然圆规腿已经这么长了,这也这只是勉强能让我们感觉到两侧运动员,也就是激光回来的差异。第二,我们不能让诸如跺脚、打喷嚏或是地震影响我们的观测,所以要用各种设备让两条腿稳定。同时,我们还要在很远的地方再建一个,如果两个都震了,我们就知道这不是科研人员绝望情况下掀桌子引起的。物理学家在地球上建了一大堆探测器。其中,这次成功的LIGO在美洲东西海岸各有一个探测基地。1991年,麻省理工学院与加州理工学院在******科学基金会(NSF)的资助下,开始联合建设“激光干涉引力波天文台”(LIGO)。不过,LIGO建成后一开始并没有什么作为,经过数次耗资不菲改造,LIGO总算带来了好消息。引力波能带来什么?对于大众来说,或许会怀疑花费这么多美元——教育家会计算能建多少学校,贫困***会计算能买多少粮食,诸如此类——去探索引力波有何意义。但对疯狂的物理学家来说,他们会觉得,这不但值回票价,而且就像免费的一样便宜。爱因斯坦当然会高兴听到这个消息,因为这证明了他不像普通人类的脑袋瓜又对了,他想像出的东西,人们花了大把钞票辛苦了数十年,总算看到了。不过,其他物理学家呢?对物理学家来说,这轻轻的一震,比《美人鱼》、《星球大战》乃至人类史上所有的电影加起来都好看,因为它蕴含的剧情,是宇宙诞生的画面。我们从小都被告知一个最著名的猜想——宇宙是在一场***中诞生的。这意味着,在时空的开始时,这个大蹦床有一次最剧烈的震动。引力波就能让我们还原这个震动——它是否存在,有多大规模,诸如此类。除此之外,引力波还能让我们知道,我们看不到的宇宙空间在发生什么。据科学家说,这次的引力波就是我们看不到的超级远的距离上,我们看不到的超级大的黑洞的变化引起的。如果你是《三体》迷,你就可以理解,如果在很远的星系一个文明被高阶文明炸掉了,我们能够第一时间通过引力波知道这个事情是多么重要。
当今社会,为什么很多人“总以为发现了引力波,就能冲出太阳系”?
谢谢邀请。就算发现了引力波,一时半会也很难冲出太阳系。假以时日,人类会有更大的突破,定会实现这一目标。可否认同?
三体中引力波天线的工作原理是什么?
通过对大质量天线的操控(反重力)使其以特定的频率和振幅振动发出带有信息的引力波
相对论中的引力波是什么?
引力波其实就是引力场辐射,电磁辐射即是电磁波,电磁波生活中很常见比如(收音机、光)都是利用电磁辐射(即电磁波)工作的。引力波类似于此,但是却也不完全相同于电磁波,主要在于电磁辐射是偶极辐射,(因为电荷有正负之分)而质量却没有正负之分,故而引力辐射不是偶极辐射(其实是人极辐射)引力引力波完全是广义相对论的预言之一,是Einsteint场方程的产物,至今没有直接证实,但是已有实验间证明(当已获Nobel)
引力波是什么?发现引力波意味着什么
1,引力波是电磁波。2,它的产生:大质量星体质量发生剧烈变化(减少)的时候,会发生引力波动。3,它的传播速度:光速4,资料来源:腾讯视频《时间穿越从引力波开始》,中文解说的。
引力波是什么?科学家:意味着人类从此有了第六感
原标题:爱因斯坦世纪预言终获验证,LIGO首次直接探到引力波 明镜(马克斯?普朗克引力物理研究所) 胡一鸣(马克斯?普朗克引力物理研究所、清华大学) 1915年,爱因斯坦发表了场方程,建立了广义相对论。一年之后,史瓦西发表了后来被用来解释黑洞的爱因斯坦场方程的解。1963年,克尔给出了旋转黑洞的解。1974年脉冲双星PSR1913+16的发现证实了致密双星系统的引力辐射完全与广义相对论的预言一致。2016年2月11日,LSC(LIGO科学合作组织,LIGOScientificCollaboration)向全世界宣布:人类首次直接探测到了引力波,并且首次观测到了双黑洞的碰撞与并合。 在这一百年里,被誉为“人类认知自然最伟大的成就”的广义相对论,一直在成长中:我们知道了时空的弯曲以及一些由时空弯曲可能产生的奇异事物,比如黑洞、引力波、奇点、虫洞甚至时间机器。在过去历史中的某些时期,甚至现在,其中有些事物被不少物理学家视为洪水猛兽般的怪物,对它们是否存在提出过强烈的怀疑。就连爱因斯坦本人直到逝世前都还在怀疑黑洞的存在。曾经同样的黑洞怀疑论者惠勒,后来却成为了黑洞存在的支持者和宣传者。历史告诉我们,我们对时间、空间和时空弯曲所产生的事物的认知,会发生革命。引力波作为广义相对论的重要预言,直到在上个世纪60年代,其存在性也仍被不少物理学家质疑过。在之后的漫长岁月里,几代物理学家付出了无数努力,可这神秘的引力波却一直没有被发现。 北京时间2015年9月14日17点50分45秒,激光干涉仪引力波天文台(以下简称LIGO)分别位于***路易斯安那州的利文斯顿(Livingston)和华盛顿州的汉福德(Hanford)的两个的探测器,观测到了一次置信度高达5.1倍标准差的引力波事件:GW150914。根据LIGO的数据,该引力波事件发生于距离地球十几亿光年之外的一个遥远星系中。两个分别为36和29太阳质量的黑洞,并合为62太阳质量黑洞,双黑洞并合最后时刻所辐射的引力波的峰强度比整个可观测宇宙的电磁辐射强度还要高十倍以上。详细结果将在近日发表于物理评论快报(Phys.Rev.Lett.,116,061102)。这项非凡的发现标志着天文学已经进入新的时代,人类从此打开了一扇观测宇宙的全新窗口。 LIGO汉福德(H1,左图)和利文斯顿(L1,右图)探测器所观测到的GW150914引力波事件。图中显示两个LIGO探测器中都观测到的由该事件产生的引力波强度如何随时间和频率变化。两个图均显示了GW150914的频率在0.2秒的时间里面“横扫”35Hz到250Hz。GW150914先到达L1,随后到达H1,前后相差7毫秒??该时间差与光或者引力波在两个探测器之间传播的时间一致。(此图版权为LSC/VirgoCollaboration所有) 1、什么是引力波? 广义相对论告诉我们:在非球对称的物质分布情况下,物质运动,或物质体系的质量分布发生变化时,会产生引力波。在宇宙中,有时就会出现如致密星体碰撞并合这样极其剧烈的天体物理过程。过程中的大质量天体剧烈运动扰动着周围的时空,扭曲时空的波动也在这个过程中以光速向外传播出去。因此引力波的本质就是时空曲率的波动,也可以唯美地称之为时空的“涟漪”。 下面这个动画来自佛罗里达大学的S.Barke,显示了两个黑洞相互绕旋慢慢靠近最后并合的全过程。过程中黑洞周围的时空被剧烈扰动,最后以引力波的形式传播出去。 引力波的强度由无量纲量h表示。其物理意义是引力波引起的时空畸变与平直时空度规之比。h又被称为应变,它的定义可以用下图说明。 引力波竖直穿过由静止粒子组成的圆所在平面时,圆形状发生的变化。(图片来自德国爱因斯坦研究所。) 由上图可见,在引力波穿过圆所在平面的时候,该圆会因为时空弯曲而发生畸变。圆内空间将随引力波的频率会在一个方向上被拉伸,在与其垂直的方向相应地被压缩。为了便于解释引力波的物理效应,图中所显示的应变h大约是0.5,这个数远远大于引力波的实际强度。哪怕是很强的天体物理引力波源所释放的引力波强度,到达地球时也只有10-21。这个强度的引力波在整个地球这么大的尺度上产生的空间畸变不超过10-14米,刚好比质子大10倍。 2、引力波是怎么被发现的? 在过去的六十年里,有许多物理学家和天文学家为证明引力波的存在做出了无数努力。其中最著名的要数引力波存在的间接实验证据??脉冲双星PSR1913+16。1974年,***物理学家家泰勒(JosephTaylor)和赫尔斯(RussellHulse)利用射电望远镜,发现了由两颗质量大致与太阳相当的中子星组成的相互旋绕的双星系统。由于两颗中子星的其中一颗是脉冲星,利用它的精确的周期性射电脉冲信号,我们可以无比精准地知道两颗致密星体在绕其质心公转时他们轨道的半长轴以及周期。根据广义相对论,当两个致密星体近距离彼此绕旋时,该体系会产生引力辐射。辐射出的引力波带走能量,所以系统总能量会越来越少,轨道半径和周期也会变短。 泰勒和他的同行在之后的30年时间里面对PSR1913+16做了持续观测,观测结果精确地按广义相对论所预测的那样:周期变化率为每年减少76.5微秒,半长轴每年缩短3.5米。广义相对论甚至还可以预言这个双星系统将在3亿年后合并。这是人类第一次得到引力波存在的间接证据,是对广义相对论引力理论的一项重要验证。泰勒和赫尔斯因此荣获1993年诺贝尔物理学奖。 PSR1913+16转动周期累积移动观测与广义相对论预言的比较。图中蓝色曲线为广义相对论的预测,红点为观测。两者误差小于0.2%,此发现给引力波科学注入了一针强心剂。 在实验方面,第一个对直接探测引力波作伟大尝试的人是韦伯(JosephWeber)。早在上个世纪50年代,他第一个充满远见地认识到,探测引力波并不是没有可能。从1957年到1959年,韦伯全身心投入在引力波探测方案的设计中。最终,韦伯选择了一根长2米,直径0.5米,重约1吨的圆柱形铝棒,其侧面指向引力波到来的方向。该类型探测器,被业内称为共振棒探测器(如下图): 韦伯和他设计的共振棒探测器。引力波驱动铝棒两端振动,从而挤压表面的晶片,产生可测的电压。图片来自:马里兰大学。 当引力波到来时,会交错挤压和拉伸铝棒两端,当引力波频率和铝棒设计频率一致时,铝棒会发生共振。贴在铝棒表面的晶片会产生相应的电压信号。共振棒探测器有很明显的*限性,比如它的共振频率是确定的,虽然我们可以通过改变共振棒的长度来调整共振频率。但是对于同一个探测器,只能探测其对应频率的引力波信号,如果引力波信号的频率不一致,那该探测器就无能为力。此外,共振棒探测器还有一个严重的*限性:引力波会产生时空畸变,探测器做的越长,引力波在该长度上的作用产生的变化量越大。韦伯的共振帮探测器只有2米,强度为10-21的引力波在这个长度上的应变量(2×10-21米)实在太小,对上世纪五六十年代的物理学家来说,探测如此之小的长度变化是几乎不可能的。虽然共振棒探测器没能最后找到引力波,但是韦伯开创了引力波实验科学的先河,在他之后,很多年轻且富有才华的物理学家投身于引力波实验科学中。 在韦伯设计建造共振棒的同时期,有部分物理学家认识到了共振棒的*限性,有一种基于迈克尔逊干涉仪原理的引力波探测方案在那个时代被提出。到了70年代,麻省理工学院的韦斯(RainerWeiss)以及马里布休斯实验室的佛瓦德(RobertForward),分别建造了引力波激光干涉仪。到了70年代后期,这些干涉仪已经成为共振棒探测器的重要替代者。 引力波激光干涉仪的工作原理 上图可以描述引力波激光干涉仪的基本思想。可以简单理解为有四个测试质量被悬挂在天花板上,一束单色、频率稳定的激光从激光器发出,在分光镜上被分为强度相等的两束,一束经分光镜反射进入干涉仪的X臂,另一束透过分光镜进入与其垂直的另一Y臂。经过末端测试质量反射,两束光返回,并在分光镜上重新相遇,产生干涉。我们可以通过调整X、Y臂的长度,控制两束光是相消的,此时光子探测器上没有光信号。当有引力波从垂直于天花板的方向进入之后,会对两臂中的一臂拉伸,另一臂压缩,从而两束光的光程差发生了变化,原先相干相消的条件被破坏,探测器端的光强就会有变化,以此得到引力波信号。激光干涉仪对于共振棒的优势显而易见:首先,激光干涉仪可以探测一定频率范围的引力波信号;其次,激光干涉仪的臂长可以做的很长,比如地面引力波干涉仪的臂长一般在千米的量级,远远超过共振棒。 自20世纪90年代起,在世界各地,一些大型激光干涉仪引力波探测器开始筹建,引力波探测黄金时代就此拉开了序幕。 这些引力波探测器包括:位于***路易斯安那州利文斯顿臂长为4千米的LIGO(L1);位于***华盛顿州汉福德臂长为的4千米的LIGO(H1);位于意大利比萨附近,臂长为3千米的VIRGO;德国汉诺威臂长为600米的GEO,***东京***天文台臂长为300米的TAMA300。这些探测器在2002年至2011年期间共同进行观测,但并未探测到引力波。在经历重大改造升级之后,两个高新LIGO探测器于2015年开始作为灵敏度大幅提升的高新探测器网络中的先行者进行观测,而高新VIRGO也将于2016年年底开始运行。此外,欧洲的空间引力波项目eLISA和***的地下干涉仪KAGRA的研发与建设也在紧锣密鼓地进行。 想要成功探测诸如GW150914的引力波事件,不仅需要这些探测器具有惊人的探测灵敏度,还需要将真正来自于引力波源的信号与仪器噪声分离:例如由环境因素或者仪器本身导致的微扰,都会扰乱或者轻易淹没我们所要寻找的信号。这也是为什么需要建造多个探测器的主要原因。它们帮助我们区分引力波和仪器环境噪声,只有真正的引力波信号会出现在两个或者两个以上的探测器中。当然考虑到引力波在两个探测器之间传播的时间,前后出现会相隔几个毫秒。 上图(来自LIGOLaboratory/CoreyGray)是位于***路易斯安那州利文斯顿附近,臂长4千米的激光干涉仪引力波探测器(L1)。下图为高新LIGO的灵敏度曲线:图中X轴是频率,Y轴是频率对应的噪声曲线,仪器噪声越低,探测器对引力波的灵敏度越高。可见高新LIGO的最佳灵敏度在100-300Hz之间。 经过4年不断升级和测试的高新LIGO终于在2015年9月初试锋芒。事实上,很多人都对2015年的第一次观测运行(O1)能否探测到信号抱有怀疑态度,因为它的灵敏度还远远没到最佳状态。然而,宇宙往往在不经意间给人以惊喜。甚至在O1没有正式启动时,GW150914就已经不期而遇了*。万幸的是,O1采用的是软启动,所以在信号到达地球时,探测器已经处于工作状态了,采集到的数据也是可靠的。 3、GW150914事件到底是什么? 在2015年9月14日北京时间17点50分45秒,LIGO位于***利文斯顿与汉福德的两台探测器同时观测到了GW150914信号。这个信号首先由低延迟搜索方法来识别(这种搜索方法并不关心精确的引力波波形,它通过寻找可能为引力波的某些特征迹象来较快速地寻找引力波),在仅仅三分钟之后,低延迟搜索方法就将此作为引力波的候选事件汇报了出来。之后LIGO干涉仪获得的引力波应变数据又被LSC的数据分析专家们拿来和一个海量的由理论计算产生的波形库中的波形相对照,这个过程是为了找到和原数据最匹配的波形,也就是通常所说的匹配滤波器法。图7展示了进一步数据分析后的主要结果,证实了GW150914是两个黑洞并合的事件。 通过比较引力波应变数据(以在汉福德的H1探测器所接收的应变为例)和由广义相对论计算得出的在旋进(inspiral)、合并(merger)、铃宕(ringdown)三个过程的最佳匹配波形,得出的关于GW150914的一些关键结论。图片下方展示了两个黑洞的间距和相对速度随时间演化的过程,它们的速度在不到0.2秒的时间内达到了0.6倍光速。(此图版权为LSC/VirgoCollaboration所有) 后续跟进的数据分析结果还显示,GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量黑洞并合事件,在并合后产生了一个62倍太阳质量带自旋的kerr黑洞。这一切发生于距离我们十几亿光年以外的地方。LIGO探测器真实地探测到了很久以前发生于某个遥远星系的一个大事件! 将并合前的两个黑洞和最终产生的黑洞相比较,可以发现这次并合将大约3倍太阳质量(大约600万亿亿亿(~6×1030)公斤)转换成了引力波能量,其中绝大部分在不到一秒的时间里释放了出去。相比之下,太阳在一秒内发出的能量大约只相当于是四十亿(?4×109)公斤物质转换成的电磁辐射。实际上,令人惊奇的是,GW150914放出的峰功率要比可观测宇宙中所有星系的光度总和还高10倍以上!正是因为致密双星系统在并合前的最后阶段才能释放达到峰功率的引力波,所以之前提到的还有3亿年才能并合的PSR1913+16双星由于正在释放的引力波强度还太弱,因此很难被探测到。 以上数据还表明,这两个黑洞在并合前的间隔只有数百公里,引力波的频率在此时大约达到了150Hz。因为足够致密,黑洞是唯一已知在如此近的距离都不会碰撞融合的物体。由并合前总质量可知,双中子星的总质量远低于此,而如果是一对黑洞和中子星组成的双星的话,要产生这样的波形,它们必定会在远低于150Hz的时候就早已开始并合了。因此,GW159014确凿无误是一次双黑洞的并合事件。 新的时代 爱因斯坦的广义相对论自从100年前提出以来,历经了重重考验,从对水星近日点进动的解释,到1919年爱丁顿对日全食时太阳附近光线偏折的研究,再到对引力红移的验证,每一次检验,相对论都从容应对。而这一次引力波的探测,更是有力地支持了相对论在强引力场下的正确性。至此,广义相对论的所有主要预言被一一验证,而这一个传奇的理论在经历了一个世纪的风雨后历久弥新。 有那么一个时代,人们以为物理学的大厦已经完整地建立,后世的物理学家只需要修修补补,把某些常数测得更精确一些。做出这个预言之后没多久,开尔文就与世长辞,遗憾未能见证他当年预言的“物理学天空的两朵乌云”把看似坚固的物理学大厦连根拔起,在废墟上挺立起新两座的高楼:相对论和量子力学。 现在,似乎又到了物理学突破山穷水尽的时刻,又是一个后辈只能修修补补的年代,对于一个物理学家而言,生于这个时代似乎是不幸的。可是,引力波的发现,又打开了一扇希望的大门。广义相对论和量子力学存在着根本性的矛盾,一直是现代物理学天际线上的一朵乌云。而极大质量和极小尺度的黑洞,是研究这一乌云最佳的着手点。引力波是唯一能深入探究黑洞的研究手段,作为物理学家,生于这个时代又是何其的幸运!所以说,引力波的探测,远远超出了检验广义相对论本身的意义。 2015年9月14日引力波的发现是科学史上的里程碑。这一非凡的成就,凝聚了太多物理学家的心血,也是多少人魂牵梦萦的所在。我们有幸生在这个时代,见证物理学历史的重大进程。对于我们这些亲身参与其中的科研工作者而言,更是感到无比荣幸。虽然我国目前在引力波领域的研究力量稍显薄弱,少有专门的研究团队,但是在LIGO科学合作组织中也活跃着不少***人的身影,包括大陆地区LIGO科学合作组织的唯一成员单位清华大学,利用GPU加速引力波暴数据分析和实现低延迟实时致密双星并合信号的搜寻;采用机器学习方法加强引力波数据噪声的分析;分析引力波事件显著性的系统误差等。此外清华还参与构建引力波数据计算基础平台,开发的数据分析软件工具为LSC成员广泛使用。我们特别感谢对本文有帮助的几位LSC年轻同行们:罗切斯特理工的张渊?,西澳大学的王?、朱兴江和储琪,墨尔本大学的孙翎,伯明翰大学的王梦瑶,格兰萨索研究所的王刚等等。 在文章最后,列出LSC内部几位科学家包括我们自己对本事件的评价来结束此文。 4、发现引力波意味着什么? “爱因斯坦当初认为引力波太过微弱而无法探测,并且他从未相信过黑洞的存在。不过,我想他并不介意自己在这些问题上弄错了。”??马克斯?普朗克引力物理研究所(阿尔伯特?爱因斯坦研究所)所长艾伦(BruceAllen) “通过这项发现,我们人类开启了一场波澜壮阔的新旅程:一场对于探索宇宙那弯曲的一面(从弯曲时空而产生的事物和现象)的旅程。黑洞的碰撞和引力波的观测正是这个旅程中第一个完美的范例。”??索恩(KipThorne) “引力波的直接探测实现了50年前就设定好了的伟大目标:直接探测难以捕捉的事物,更好地理解宇宙,以及,在爱因斯坦广义相对论100周年之际完美地续写爱因斯坦的传奇。”??加州理工学院,LIGO天文台的执行官莱兹(DavidH.Reitze) “这项探测是一个是时代的开始:引力波天文学研究领域现在终于不再是纸上谈兵。”??LSC发言人,路易斯安那州立大学物理与天文学教授冈萨雷斯(GabrielaGonzález) “在《星际穿越》和《三体》中,都不约而同地将引力波选为了未来科技发达的人类的通讯手段,这也许只能是美好的幻想,但对于天文研究而言,引力波的确开启了一扇新的窗口。吹进来的第一缕清风,就带来了一个重大的信息:极重的恒星级双黑洞系统存在并可以在足够短的时间(10亿年)内并合。这是让我们始料未及的。谁能知道在将来的更多的探测中,LIGO和一众引力波探测器能带给我们什么样的惊喜呢?”??马克斯?普朗克引力物理研究所、清华大学博士后,胡一鸣 “不少亲朋好友问过我,你在研究些什么。我都这么回答:我们在找另一种光,一旦找到,意味着人类从此有了第六感,就像有了超能力,用一双天眼饱览神秘宇宙中无尽的奥妙。现在,我们,找到了!”??马克斯?普朗克引力物理研究所博士生,明镜
引力波是什么?
引力波是爱因斯坦在广义相对论中提出的,即物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动。通俗地说,可以把它想象成水面上物体运动时产生的水波。但是,只有非常大的天体才会发出较容易探测的引力波,如超新星爆发或两个黑洞相撞时,而这种情况非常罕见。因此,相对论提出一百多年来,其“水星进动”和“光线偏转”等重要预言被一一证实,而引力波却始终未被直接探测到。概况引力波在广义相对论里,是时空本身的涟漪,是由带质量物体的加速度运动所生成。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。在1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。1974年,拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现赫尔斯-泰勒脉冲双星。这双星系统在互相公转时,由于不断发射引力波而失去能量,因此逐渐相互靠近,这现象为引力波的存在提供了首个间接证据。2016年2月11日,LIGO科学团队与处女座干涉仪团队共同宣布人类对于引力波的首个直接探测结果,其所探测到的引力波是源自于双黑洞并合。2017年,莱纳·魏斯、巴里·巴利许与基普·索恩因成功探测到引力波,而获得诺贝尔物理学奖。2017年10月16日,全球数十家科学机构联合宣布,从约1.3亿光年外,科学家们首次探测到壮丽的双中子星并合产生的引力波,及其光学对应体。主要性质引力波以波动形式和有限速度传播的引力场。按照广义相对论,加速运动的质量会产生引力波。引力波的主要性质是:它是横波,在远源处为平面波;有两个***的偏振态;携带能量;在真空中以光速传播等。引力波携带能量,应可被探测到。但引力波的强度很弱,而且,物质对引力波的吸收效率极低,直接探测引力波极为困难。曾有人宣称在实验室里探测到了引力波,但未得到公认。天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在。例如,双星体系公转、中子星自转、超新星爆发,及理论预言的黑洞的形成、碰撞和捕获物质等过程,都能辐射较强的引力波。我们所预期在地球上可观测到的最强引力波会很远且古老的事件,在这事件中大量的能量发生剧烈移动(例子包括两颗中子星的对撞,或两个极重的黑洞对撞)。这样的波动会造成地球上各处相对距离的变动,但这些变动的数量级应该顶多只有10-21。以LIGO引力波侦测器的双臂而言,这样的变化小于一颗质子直径的千分之一。测量工具LIGO和GEO600是用来测量引力波即时空结构中的波动的工具。引力波非常难以测量,因为当他们到达地球的时候已经变得非常弱了。LIGO和GEO600通过测量两条激光束相遇的时候所形成的干涉图样的变化来探测引力波。这些图样依赖于激光束的传播距离,当引力波穿过时激光束的传播距离会相应变化。这种称之为激光干涉计的探测器的灵敏度,是与激光传播的距离成比例的。因为探测器需要寻找的是很微弱的信号,所以需要LIGO和GEO的尺寸相当大。发现意义引力波的发现验证了广义相对论最后一个未被实验直接检测的预言,但引力波带来的认知革命不止步于此。引力波为我们打开了除电磁辐射(光学、红外、射电、X射线等)、粒子(中微子、宇宙线)之外,一个全新的窗口——我们从未能够以这样的方式观察宇宙。在引力波这个新窗口中,我们不再是以电磁场、物质粒子作为观察宇宙的凭借——我们感受的,是时空本身的颤动!LIGO的直接探测到的第一例引力波事件(据说)两个恒星质量黑洞的并合。两个黑洞并合前,会在与彼此的绕转中搅动周围的时空,向四周散发出涟漪般的引力波。这些引力波带走了一部分双黑洞系统的引力势能,让两个黑洞越绕越近、越近越快。而两个黑洞最终并合之后,融合成的大黑洞会经过几下“摇摆”,才会融成完美的球形。
为什么网上都说发现引力波就是新的天文科学纪元?有什么用吗?
作用很大。就如观测地球气候变化一样,观测外星系引力波的强弱变化,可以推导出外能量对太阳系及地球气候的相互影响力。
宇宙恒星系是围绕周围更大能量场中心相互环绕运行的,这样就会与周围恒星系之间有一个相对位置和角度变化。当我们的太阳系绕银河系公转时会出现一个接近或远离周围外恒星系的轨迹变化。当太阳系不断接近某个高能量场恒星系时,外恒星系发射的能量会不断增加的射入到太阳系内,造成太阳系内的星球发生与太阳之间的轨迹变化。就如地球绕太阳旋转时一样,因远近轨迹的变化而出现气候的四季变化。同理。太阳系绕银河系公转,太阳系里的星球也会出现一个更大的四季变化现象,这是因为外星系对太阳系作用的能量变化造成的,当外能量不断增强时,迫使地球和太阳系的其它星球***近太阳,使系内星球温度升高,同时靠近高能量场的外恒星系时会使奥尔特星云的天体脱轨撞击柯伊伯带的天体,造成大量的小慧星脱轨运行,撞击系内其它星球造成行星和卫星的*部***,再次增加系内能量的发射造成系内灾难。
当外恒星系对太阳系的能量作用不断减弱时,地球和其它系内星球会被太阳的能量推离更远,造成地球冰川期的出现。
翻阅一下地球历史气候变化就可知,地球地壳的几大世纪的更叠就是因外星系对太阳系能量增强发射造成系内慧星脱轨撞击造成的。
大世纪同样有春夏秋冬。地球大世纪的春天里,新的物种大量产生出现,夏天里则不断进化生长,进入秋天各物种进化基本成熟,冬天因大灾难而大部分因气候不适而隐藏或灭绝,之后再进入春天,如此循环运行。
所以探测外星系的引力波就是不断探测周围星系能量场的变化,相对作用于地球的能量变化,推导出对地球气候影响的程度,使人类早做防御准备,减少灾难影响,使人类想办法逃过未来外星系对地球造成的周期大劫难。