
人类历史上的一次伟大发现,于2015年9月14日直接探测到了引力波信号,这一里程碑式的成就为我们打开了一扇观测宇宙的全新窗口。这次探测到的引力波信号,源于距离我们13亿光年之外的宇宙深处,是由两个巨大质量碰撞合并所引发的。
在这场合并中,一个拥有36个太阳质量的巨大物体与另一个拥有29个太阳质量的物体相结合,形成了一个拥有62个太阳质量的超级。在合并过程中,它们释放出了相当于三个太阳质量的巨大能量,这些能量以引力波的形式穿越遥远的宇宙空间,经过13亿光年的旅程到达了地球,被我们成功探测。
这一重大发现使三位科学家在2017年获得了物理学奖。那么,什么是引力波呢?为什么它会引发科学界的如此大的关注和热情?
引力波,从本质而言,是时空的涟漪。这一理论可以追溯到17世纪,当时牛顿的万有引力定律为我们揭示了引力的存在和性质。对于引力到底是什么、如何产生以及如何影响世间万物的问题,直到爱因斯坦提出广义相对论后,我们才有了更深入的理解。
爱因斯坦认为,所有物体都存在于一个统一的时空当中,物体的质量会导致时空的变形。物体的质量越大,时空的弯曲程度就越显著。尽管这一理论在当时难以被理解,但现在看来,它为我们揭示了引力的本质和引力波的产生机制。
那么,如何探测引力波呢?这就需要一把超级精确的尺子——激光干涉仪。引力波相当于时空的波动,如果两个点之间有时空的波动,那么它们之间的距离就会发生变化。通过测量这种变化,我们就能确定是否有引力波穿过这两点之间。
当今世界最大的激光干涉引力波天文台LIGO,就是依靠激光干涉仪来探测引力波。它拥有两个垂直的干涉臂,每个臂长约为4千米。通过激光干涉仪的精密测量,我们可以捕捉到引力波引起的微小变化。
为什么我们要探测引力波呢?这是因为宇宙中的大部分区域隐藏在黑暗中,而引力波探测就像是倾听宇宙中的“黑暗世界”的秘密。比如两个巨大质量的合并过程并不发光,却能发出强大的引力波。通过探测这些引力波,我们就能揭开这些黑暗宇宙中最激动人心事件的神秘面纱。这一探索不仅有助于我们更深入地理解宇宙的奥秘,也将为我们打开一扇全新的宇宙探索之门。
