01.13 “引力波”:來自宇宙的神祕之音,驗證了“廣義相對論”

“引力波”:來自宇宙的神秘之音,驗證了“廣義相對論”

人類面對浩瀚而深遂的宇宙,一直充滿了無窮地遐想,對它的觀測手段也是在不斷的升級。

人類在天文觀測中,最初利用的是“可見光”。400多年前,伽利略第一次使用“光學望遠鏡”對茫茫星空進行了觀測,擴大了人類探索宇宙的視野,但所觀測到的範圍依然非常有限。

後來,科學家們發明了“射電望眼鏡”,可觀測的範圍明顯增大,並因此發現了“脈衝星”等天文現象,人類對宇宙的認識推向了一個新的高度。

而在今天,天文學家已經通過接收來自宇宙深處的“引力波”來觀測宇宙,慢慢地揭開了宇宙的神秘面紗。

“引力波”:來自宇宙的神秘之音,驗證了“廣義相對論”

在愛因斯坦的“廣義相對論”中,由物質的質量產生引力,質量越大,引力越大,那麼物質體積“邊界”處所導致的“時空曲率”也就越大。加速物體能夠對這個曲率產生變化,並且能夠以“波”的形式向外以“光速”傳播,這就是引力波。

1974年,物理學家泰勒和他的學生利用射電望遠鏡,發現了兩顆相互旋繞的“雙星系統”,這就是“脈衝雙星”。

它們是由超大質量的“恆星”發生爆炸後所形成的“高速旋轉”的“超新星”。它們被稱為自然界中最精確的時鐘,每“滴答”一次就向地球掃過一組信號。

泰勒用了30年的時間對這個“互繞星系”進行了持續觀測,證實了“引力波”的存在,觀測結果完全符合“廣義相對論”的預測,這是人類“對廣義相對論”理論的一項重要驗證。“泰勒”和“赫爾斯”因此榮獲1993年諾貝爾物理學獎。

“引力波”:來自宇宙的神秘之音,驗證了“廣義相對論”

兩顆中子星相互高速旋繞,二者越來越近,最終劇烈碰撞,使整個星系為之震顫,其“引力波”會波及整個宇宙。

“引力波”具有非常獨特的性質,不會被“星際介質”所遮擋,可以不受阻礙地傳遞到地球上,從而被精密的探測儀器捕捉到,人類由此可以觀察到之前從來沒有觀察到的天文數據。科學家們通過對“引力波”的研究,能夠推測出宇宙在大爆炸之前,宇宙的“奇點”到底是怎樣一個狀態。

因此引力波被稱為宇宙初生時的“啼哭”。

2015年9月14日,人類首次探測到了“引力波”,那是由距地球13億光年之外的“雙中子星”高速碰撞後所產生的“時空漣渏”,經歷了13億年漫長的時空之旅,傳到了地球之上。

“引力波”:來自宇宙的神秘之音,驗證了“廣義相對論”

這是人類對“引力波”第一次精確的測量, 從1916年提出“引力波”的概念到2015年由“LIGO合作組”獲得直接觀測證據,已經過去了一百年。“引力波”的發現,填補了“廣義相對論”的最後一塊拼圖。至此,“廣義相對論”已獲得了全面的驗證,使得“廣義相對論”和“量子電動力學”被稱為基礎最穩固的兩門學科。

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