引力波

16日晚,全球数十家天文机构联合发布了一个新闻,科学家发现了双中子星合并这种新类型的引力波事件,这个事件是天文学和物理学的非常重大的事件,我的理解有几点。

一、什么是引力波。当两个物体互相吸引,在引力的作用下逐渐靠近并高速旋转时,它们会在周围的空间中产生“涟漪”,就是使得它们存在的空间产生波动,这个波动会像水波一样向外扩散。

二、引力波的意义。我们想象水波的样子,水波会改变水面的样子,如果水面是一块平面的布的话,水波传递的过程中,这块儿布就不是平面的了,布的状态被改变了。有些地方的平面被压缩了,有些地方的平面被拉伸了。引力波在空间传播的状态和水波在水面传播的形式是一样的,那就意味着空间也同样在波的传递过程中,有些地方被压缩,有些地方被拉伸了。

从着个意义上说,引力波进一步证明了爱因斯坦的广义相对论,空间是可以被压缩的。空间能够被压缩,也就意味着从一点到另一点之间的距离缩短了,如果能够利用广义相对论原理,人们就可以在空间压缩,距离缩短的时候,跨越以往无法企及的遥远地方,让实现大距离的空间运动成为可能。

三、引力波是怎样发现的。2017年获得诺贝尔物理学奖的LIGO团队建设的LIGO就是引力波探测装置,这个装置由两条互为90度的长度4公里的设施构成,一束光被分光镜分成两路分别进入这两个设施,在内部来回反射几百次后合并显示在屏幕上,如果两个波长信号在屏幕上显示的波峰和波谷错开了,说明其中一个设施的长度被压缩或拉伸了,否则两个波长信号的波形应该是重迭的。

这个设施对精度的要求非常高,能够探测到的空间被压缩的幅度小到头发丝宽度的十万亿分之一。

四、双中子星合并的意义。以往科学家也探测到过四次引力波事件,但那四次都是两个黑洞合并发出的引力波。黑洞是看不见的,它不发出任何电磁信号。所以虽然探测到引力波但没有其他数据来印证和支持,对于目前引力波的探测手段是否可信,还存有怀疑态度。这次的双中子星合并,不仅会发出引力波,还会发出电磁辐射。科学家不仅可以探测引力波,而且也能探测电磁辐射信号,全世界很多地方的科学家都可以探测到电磁辐射信号,这样大家就可以用电磁辐射和引力波数据交叉验证,证明引力波探测数据的准确性,证明引力波的存在,证明广义相对论的正确。

更重要的是,引力波探测给科学家提供了另一个观测宇宙的工具,以往依赖电磁辐射,面对黑洞、暗物质这样的宇宙现象就无能为力,就像瞎子一样,黑洞明明就在那里,科学家却看不见。现在引力波给科学家提供了另一个观测工具,眼睛看不见但我可以用耳朵听见,总之就是具有了观测未知宇宙的重要工具和手段。

所以,这次观测到双中子星合并的引力波事件是具有极为重大的科学意义的大事件!

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