01.13 “引力波”:来自宇宙的神秘之音,验证了“广义相对论”

“引力波”:来自宇宙的神秘之音,验证了“广义相对论”

人类面对浩瀚而深遂的宇宙,一直充满了无穷地遐想,对它的观测手段也是在不断的升级。

人类在天文观测中,最初利用的是“可见光”。400多年前,伽利略第一次使用“光学望远镜”对茫茫星空进行了观测,扩大了人类探索宇宙的视野,但所观测到的范围依然非常有限。

后来,科学家们发明了“射电望眼镜”,可观测的范围明显增大,并因此发现了“脉冲星”等天文现象,人类对宇宙的认识推向了一个新的高度。

而在今天,天文学家已经通过接收来自宇宙深处的“引力波”来观测宇宙,慢慢地揭开了宇宙的神秘面纱。

“引力波”:来自宇宙的神秘之音,验证了“广义相对论”

在爱因斯坦的“广义相对论”中,由物质的质量产生引力,质量越大,引力越大,那么物质体积“边界”处所导致的“时空曲率”也就越大。加速物体能够对这个曲率产生变化,并且能够以“波”的形式向外以“光速”传播,这就是引力波。

1974年,物理学家泰勒和他的学生利用射电望远镜,发现了两颗相互旋绕的“双星系统”,这就是“脉冲双星”。

它们是由超大质量的“恒星”发生爆炸后所形成的“高速旋转”的“超新星”。它们被称为自然界中最精确的时钟,每“滴答”一次就向地球扫过一组信号。

泰勒用了30年的时间对这个“互绕星系”进行了持续观测,证实了“引力波”的存在,观测结果完全符合“广义相对论”的预测,这是人类“对广义相对论”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。

“引力波”:来自宇宙的神秘之音,验证了“广义相对论”

两颗中子星相互高速旋绕,二者越来越近,最终剧烈碰撞,使整个星系为之震颤,其“引力波”会波及整个宇宙。

“引力波”具有非常独特的性质,不会被“星际介质”所遮挡,可以不受阻碍地传递到地球上,从而被精密的探测仪器捕捉到,人类由此可以观察到之前从来没有观察到的天文数据。科学家们通过对“引力波”的研究,能够推测出宇宙在大爆炸之前,宇宙的“奇点”到底是怎样一个状态。

因此引力波被称为宇宙初生时的“啼哭”。

2015年9月14日,人类首次探测到了“引力波”,那是由距地球13亿光年之外的“双中子星”高速碰撞后所产生的“时空涟渏”,经历了13亿年漫长的时空之旅,传到了地球之上。

“引力波”:来自宇宙的神秘之音,验证了“广义相对论”

这是人类对“引力波”第一次精确的测量, 从1916年提出“引力波”的概念到2015年由“LIGO合作组”获得直接观测证据,已经过去了一百年。“引力波”的发现,填补了“广义相对论”的最后一块拼图。至此,“广义相对论”已获得了全面的验证,使得“广义相对论”和“量子电动力学”被称为基础最稳固的两门学科。

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