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今天刷爆朋友圈的引力波究竟是啥?
关键字: 科学家首次观测到引力波引力波黑洞时空扭曲时空的涟漪黑洞撞击今天你的朋友圈是不是被这条新闻刷屏了:美国科学家宣布,人类首次直接探测到了引力波。这一发现印证了物理学大师爱因斯坦100年前的预言。
那么,“高冷”的引力波究竟是何方神圣?它的发现又有什么意义呢?
引力波是时空结构的扰动。如果你的手在静止的湖面上滑动,就会注意到水波会跟随着你的手,并向外扩散。根据爱因斯坦的广义相对论,当物体在时空中运动时,也会发生同样的事情。
爱因斯坦告诉我们,时空并非虚空的空间,而是一个四维的结构:空间三维+时间一维,这样时空就是四维。时空就是时间加空间,是一个整体。
比如:你就处在一个时空里。因为,此时此刻(时间),你一定在某个地方(空间)读这句话。
同样,人们的宇宙也是时间加空间,所以宇宙就是四维时空。
当物质在时空运动时,后者能被拉伸,也能被压缩。爱因斯坦认为,有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲,物体的质量越大,时空就扭曲得越厉害。
所以人也能导致时空扭曲,只不过是极其微弱的改变。
一个著名的实验是,在一块平整的橡胶膜上放一个重物A,橡胶膜会向下凹陷,它代表了被扭曲的时空。
这时,再把一个质量较小的重物B放上去,你会看到它会落向A。星球也是如此,它会对其它星球或天体产生同样的牵引力。
据果壳网,太阳和月亮的关系也是一样的道理,只不过太阳的比地球质量大得多,造成的时空扭曲也更大,所以看上去,地球在绕着太阳旋转。
那么,引力波又是如何产生的呢?当物体加速、减速或者改变方向时,它就会产生时空的扰动,这种变化以波的形式向外传播,就是引力波,即“时空的涟漪”。
因为地球在不断地改变运行方向,因此它也会产生引力波。
观测引力波最理想的情况是双星系统。想象一下,两颗质量极大的黑洞在绕着共同的中心旋转,它们产生的涟漪就相当可观了。也只有它们发射的引力波,才能被人类观测到。
引力波在传播过程中,会拉伸或者挤压物体,就像水波会扰动水面上的物体那样。据果壳网,当一串引力波迎面通过你,那么在引力波的作用下,你会不断发生拉伸和压缩。
不过,形变幅度极其微小:这些形变仅仅有亚原子量级(比原子更小的粒子、比原子更微观的物质层次)。
黑洞的信使
引力波的发现将让我们对宇宙的演化、星系或星云的形成产生新的认识,它还有助于我们理解黑洞。
引力波在宇宙中传播时不会受到灰尘和气体的影响。它承载着质量极大地物体如黑洞的信息。由于黑空本身不会发射光,因此不可能被传统的望远镜观测到。
另据新浪微博@木遥,想象一下这种场景:
这是大约10亿年前的一次黑洞撞击。两个黑洞,分别大约有29个和36个太阳的重量,以光速的一半撞在了一起,撞击产生的峰值功率大约是全宇宙恒星总和的50倍。撞击产生的引力波震荡在整个宇宙里,2015年9月14日上午到达了地球,在人们建造的四公里大的仪器上造成了10﹣18 米,大约是一个电子大小的扰动,被精确记录了下来。
人类理解宇宙的一扇新的大门打开了。
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- 责任编辑:王杨
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