久聞其聲終見其形,引力波的發現在科學上有多大的意義?

北京時間10月16日22時,美國國家科學基金會召開新聞釋出會,宣佈鐳射干涉引力波天文臺(LIGO)和室女座引力波天文臺(Virgo)於8月17日首次發現雙中子星併合引力波事件,國際引力波電磁對應體觀測聯盟發現該引力波事件的電磁對應體。

久聞其聲終見其形,引力波的發現在科學上有多大的意義?

我國第一顆空間X射線天文衛星——慧眼HXMT望遠鏡(以下簡稱“慧眼”望遠鏡)對此次引力波事件發生進行了成功監測,不僅以合作組形式加入了報告本次歷史性發現的論文(即發現論文),而且在論文的正文部分報告了觀測結果,為全面理解該引力波事件和引力波閃的物理機制做出了重要貢獻。該論文於10月16日正式發表。

久聞其聲終見其形,引力波的發現在科學上有多大的意義?

什麼是引力波?

愛因斯坦

廣義相對論

所描述的

引力

,是

時空

曲率所產生的一種現象。

質量

可以導致這種曲率。當物質在時空中運動時,附近的曲率就會隨之改變。大質量物體運動時所產生的曲率變化會以

光速

一樣向外傳播。這一傳播現象就是引力波。

最簡單的一個比喻就是想象一張平平的毯子,如果你在上面放一個球,毯子就會凹下去一塊,這就是時空的扭曲。球越重,凹陷越深。如下圖。太陽最輕,白矮星次之,中子星更重。

久聞其聲終見其形,引力波的發現在科學上有多大的意義?

所以我們可以把大質量物體對小質量物體的吸引想象成一個小球滾到毯子凹陷處的邊緣,然後哧溜一聲滑下去了。如果速度角度正好的話,小球可以在凹陷的平面上以特定的軌跡轉圈。

進一步引申,如果這個讓毯子陷下去的物體在運動的話,毯子扭曲的形狀也會不停地隨之改變。而如果這個物體在加速運動就會有引力波產生。引力波以光速傳播。我個人的理解是圓周運動的加速度也算,所以一個圓周運動的物體會不停地釋放出引力波。可以想象一個物體在毯子上轉圈,這樣就產生了一圈一圈向外擴散的漣漪。

自從19世紀發現電磁波後,我們的生活已經離不開這種電磁場的擾動了。我們將各種頻段的電磁波編碼,發射,地球另一端的人就能瞬間接收到編碼的訊息。

電磁波最大的缺點就是穿透性差且特別容易衰減,很多人指出如果有星際文明的話,電磁波並不是一種良好的通訊手段。那麼什麼才是呢?很多人把目光投向了引力波,而引力波的性質對於星際通訊簡直在適合不過了,它的穿透性非常好,甚至比中微子還要強,而且衰減速度很慢,足以保證長距離的通訊,這樣的性質讓很多人堅信引力波才是高等星際文明的基本通訊手段。

試想一下,當有一天,人類終於可以編碼,傳送,接收引力波時,會不會突然發現,其實宇宙中充斥著有意義的引力波,這個宇宙早已熱鬧非凡,只是從前我們是瞎子,看不到那些璀璨的燈火?也許在人類發明出引力波天線(收發裝置)的那一天,巨大的飛船將從天而降,迎接我們進入真正的宇宙文明社會(好吧,腦洞確實有點大__)。

當今天,人類終於看見了引力波,就像寒武紀時,地球生命第一次進化出了眼睛,我們終於可以“看見”這個宇宙了。

發現引力波的重要意義

1。 證實愛因斯坦的廣義相對論

引力波是愛因斯坦的廣義相對論裡最後一個還未被證實的理論。雖然廣義相對論在各個方面表現良好,不過任何物理理論都是處在“可證偽”的假設下,需要不停面對來自各方的挑戰。因此引力波的發現對證實愛因斯坦的理論還是很有幫助的。

2。 證實了宇宙的膨脹+可以提供更多關於大爆炸初期的資訊

在暴漲的初期階段,宇宙膨脹的速度是超過光速的。但是這與愛因斯坦的理論並不衝突。因為是空間自身在膨脹。另外就是,這次發現引力波事實上證實了暴漲理論沒想象中的那麼複雜。

久聞其聲終見其形,引力波的發現在科學上有多大的意義?

由於大爆炸初期,電磁力,強力和弱力統一成了一個力,後期研究CMB的時候無法得到關於宇宙初期的資訊。而對引力波的研究則可以讓宇宙學家更好地瞭解大爆炸初期發生了什麼,可以說開啟了一個新的領域。

3。 離大一統理論又近了一步

自然界一共四種力:電磁力、引力、強力、弱力。發現一個大一統理論把他們都統一起來一直以來都是科學家的夢想。。。 而阻擋這個夢想實現的一個巨大的攔路虎就引力。電磁力,強力和弱力都已經被比較好地統一在一起了,唯獨引力一直很讓人頭疼。

因為在大爆炸初期,引力波是在量子物理的尺度下產生,隨後被宇宙暴漲放大的,這就提供了一個奇妙的量子物理與引力的重合點,對大一統理論的研究很重要。