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科学家探测到引力波:这条大新闻到底说了啥(组图)

www.sinoca.com 2016-02-11  果壳网


  然而,显然,不能吃。

  但是!它能做的,超乎你的想象...

  别伤心。尽管引力波不是什么好料理,但它却有着令人惊叹的能力和性质——拜托,人家可是能以光速传播时空扰动的诶!

  如果一串引力波迎面通过你,那么变高变瘦对于你而言将不再是梦想。当然,变矮变胖也一样。在引力波的作用下,你会不断发生拉伸和压缩,你会先变高变瘦,再变矮变胖,再变高变瘦,再变矮变胖……像是这样:

  图片来源:Markus Pössel of Einstein Online.

  当然,真实的变形幅度并没有那么大(幸亏如此)。即便是致密双星并合时产生的引力波,除非你就站在引力波波源附近,否则引力波只会把你的身高改变一丁点——大约是一个氢原子的100亿分之一。

  除了这种扭曲时空的能力,引力波还有一个特别令人着迷的特点:高冷。

  假设有一列引力波以平面波形式传播,那么它能在真空的宇宙空间中不带任何衰减地永远传递下去。只有碰到物质,比如半路迎来了一个你,它才可能会和你发生相互作用,而你能吸收一部分引力波携带的能量。

  然而,这样的相互作用实在是少得可怜。即便你能在宇宙中堆满番茄酱,想要吸收掉1%的引力波能量,你的番茄酱墙需要大概 400万亿光年那么厚——可观测宇宙的尺度是1000亿光年左右,因此你需要4000个满是番茄酱的宇宙才能削弱引力波1%的能量。顺便提一下,这个过程需要花上400万亿年,而从现今的模型推测,我们的宇宙年龄在138亿年左右。

  番茄酱:......我准备好了 图片来源:pinterest.com

  也正因如此,引力波可以被用作窥探宇宙深处的工具。正如露丝的裙裾甩出的香水味可以透露她不属于三等舱,引力波也携带着关于波源的信息。如果人类能够截获这些信息,我们将能够利用全新的手段来研究黑洞、中子星等各种天体,弄清发生在宇宙彼端的故事。

  更重要的是,由于有几乎不衰减的特性,它能帮我们洞悉整个宇宙的源头——不是某段爱情,某种生物,某颗行星或者某个星系的起源,而是整个宇宙的起源。引力波的存在一经证实,我们将以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。而一旦寻找到合适的引力波,人们将能够为大爆炸理论和宇宙膨胀理论找到有利的证据。

  “同时那也将意味着我的预言又对了一个。”

  想象一下在过去的所有时光,你对世界的理解都来源于道听途说,直到有一天,你能睁开双眼阅读关于宇宙的故事。对人类而言,获得探测引力波的能力,就相当于睁开了这样一双眼睛。

  好,想象完毕。我们睁开这双眼了吗?还没有。

  直接探测引力波太!难!了!

  爱因斯坦预言引力波存在已经是100年前的事了,但直到现在,科学家们搜集到的引力波存在的证据依然只是间接的。毕竟,直接探测引力波太难了——将刚刚用身高打的比方换成技术要求,这意味着引力波探测器要能够检测到约10^-21量级的长度变化。

  这,能办到吗?

  能倒是能。

  20世纪90年代,麻省理工学院的莱纳·魏斯(Rainer Weiss)想到了一个绝妙的点子:用激光的干涉来测量引力波

  简单来说,一束激光在经过一个半透镜后朝向两个互相垂直的方向前进,各自撞上一面反射镜,反射回来重新汇聚。理论上,只要反射镜与半透镜的距离精确一致,汇聚后的激光能够由于干涉而相互抵消。而一旦引力波经过,激光走过的距离被改变,干涉现象也会因此发生变化,从而被观测到。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/



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