什么是引力波呢?
引力波來源于愛因斯坦的廣義相對論,是一種以光速傳播的時空波動,它描述了具有質量的物體如何在時空環境下彎曲,就像一張緊繃的床單,然后將足球放在床單中心,具有質量的物體在時空下發生的彎曲,猶如足球周圍出現褶皺的床單。
牛頓的萬有引力定律把時間與空間分開,而愛因斯坦的廣義相對論則研究了引力和“時空幾何”的關系,認識到引力是一種非常特殊的相互作用,是一種跟電磁波一樣的波動,即引力波。它無處不在,主導了宇宙和星系。
引力波好探測到嗎?
引力波雖無處不在,卻難以探測,它就像湖面上泛成的波紋,是一種時空漣漪。
上世紀70年代,美國科學家在觀測雙星系統的過程中,發現引力波存在的間接證據,并因此獲得1993年諾貝爾物理學獎。
100年來,不斷有實驗聲稱直接探測到了引力波,并造成過轟動效果,如20世紀60年代的韋伯實驗,以及2014年的BICEP實驗,但后來都被證明是烏龍。
直到2016年2月11日,美國(LIGO)正式宣布發現引力波。此次發現的引力波,來源于13億年前兩顆黑洞的合并。兩顆不同質量的黑洞合并后,總質量減少,虧損的質量以強大引力波的形式釋放到宇宙空間,經過13億年的漫長旅行,于2015年9月14日抵達地球,被LIGO的兩臺孿生引力波探測器,以7毫秒的時間差先后捕捉到。
引力波為我們帶來了什么?
這一巨大發現,證實了愛因斯坦100年前所做的預測,是繼傳統電磁波天文學、宇宙線天文學和中微子天文學之后,人類在認識宇宙中的又一大突破。
引力波的發現,第一次用不容置疑的證據證明了黑洞的存在。兩個黑洞在并合前相距僅僅幾百公里,此時引力波的頻率高達150赫茲,在這么大的質量下靠這么近,還能不發生并合的,只有黑洞了。可以說引力波的發現,開啟了一場對于探索宇宙從彎曲時空而產生的事物和現象的旅程。
引力波攜帶著與電磁波截然不同的信息,引力波的直接探測,實現了50年前就設定好了的目標:直接探測難以捕捉的事物,更好地理解宇宙。如果能探測到宇宙大爆炸時發出的原初引力波,那將為我們揭示宇宙誕生之初的奧妙。