打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
质量导致空间弯曲,而弯曲的空间又决定了物质的运动

作者:太空生物学·黄媂

很久以前,在一个非常遥远的星系里,两个黑洞发生了碰撞,结果是产生了一个更大旋转的黑洞,这次冲突是如此的激烈且充满能量,以至于整个时空都在震动,就像石头掉在平静的池塘里所产生的扰动,这种振动开始以光速向周围传播,若干年后,这些振动到达了一颗正在围绕着恒星旋转的小行星,而这颗恒星位于银河系的一角,当振动最初发生时小行星上,刚刚开始出现了有性繁殖的生命形式,然而等到震动到达时,这个星球已经存在了一种特别的智慧生命——人类。

近年来最伟大的科学发现之一——引力波

当看到我们对自己的星球做了些什么后,我觉得智慧这两个字很值得商榷,在地球这个小小的星球上人类发展起足够先进的技术来探测这些微弱的振动信号,终于在美国东部时间2015年9月14日05:51,人类首次探测到了引力波,和希格斯玻色子一样,引力波也是近年来最伟大的科学发现之一,事实上在2017年,诺贝尔物理学奖和西班牙阿斯图里亚斯女亲王奖都授予了对引力波探测起到了决定性贡献作用的三位科学家:

  • 基普·索恩

  • 雷纳·韦斯

  • 巴里C·巴里什

除了科研成就,基普·索恩这位具有超凡魅力的科学家,还曾因为一些意识而闻名,他曾经和他的朋友斯蒂芬霍金就黑洞问题上打赌,并赢得了对方为他订阅的杂志《阁楼》,他还担任过电影《星际穿越》的科学顾问,这部电影的设定同引力波密切相关,而且引力波这个概念的出现时间要更加的久远。

早在1915年才华横溢的阿尔伯特·爱因斯坦在发表广义相对论中就已经预言了引力波的存在,而这部著作也成为了目前我们理解宇宙的方式,关于相对论认为,我们所处的时空就像一种网状物,而巨大的质量如恒星和行星会使网状物发生弯曲,这就是为什么我们会向地面坠落,造成这种弯曲的就是物体的质量,事实上我们自己的身体,一个台球甚至一只蝴蝶都会使得时空弯曲,但这些质量和那些巨大的天体相比微乎其微。

牛顿认为重力是一种聚力向上的力,一种无形近乎神奇的吸引力,爱因斯坦解释说这更像是一个几何问题,就好比如果你在浴室的水槽上面放一块大理石,它就会沉进水里,质量就是这样使得空间变形,事实上有一句话很简单的概括了这个理论——质量导致空间弯曲,而弯曲的空间又决定了物质的运动。

引力波使时空振动

引力波使时空网格振动,就像我们说过的类似于池塘,帆布或蹦床中的波纹,而在这里振动的不是水面或帆布而是时空本身,这很难想象。但它确实是这样的,自然界存在着一种现实的结构振动。

过去,广义相对论曾被不同的研究所证实,比如它成功地预测了水星轨道的某些异常,1919年英国天体物理学家亚瑟·爱丁顿在日食期间证实了太阳光线的曲率,尽管它一点都不直观,但我们在宇宙中所发现的微小现象也表明光并不总是沿着直线延伸,它也会弯曲,然而引力波是否存在的问题曾一度引起争论,现在引力波的发现再次证明了爱因斯坦的理论是正确的,但是这些波究竟是如何被探测到?为什么它们是如此的难以捉摸呢?

用来观察引力波的仪器不是普通的望远镜,而是一个被称为“激光干涉引力波天文台”的大型设备,由路易斯安那州的利文斯顿观测台和华盛顿的汉福德观测台共同构成,它们两者之间相隔了3000多公里,这两个观测台各自安装了一个干涉器,干涉器的两个垂直干涉b长为2千米。

工作原理如下:

当时空膨胀或收缩时,激光束会超过干涉b,导致干涉图样发生变化,而这就是干涉仪能够检测到引力波的工作原理,之所以同时存在两个观测台,是因为这样可以避免地震等因素可能对测量带来的干扰。

激光干涉引力波天文台于1985年起,由基普·索恩和雷纳·韦斯开发,耗资3.65亿美元,自从第1次检测到引力波以来,又有一些引力波被相继发现,例如2017年8月拍摄到了两颗中子星在距离地球1.3亿光年的地方相撞,因此对引力波的观测不仅是证实广义相对论的一种方法,而且对于开辟天文学的分支(引力波天文学)也具有实用价值。

如果说到目前为止,天文学家已经通过可见光x射线,红外线或紫外线等扫描了天空,现在他们又有了新的测试伙伴,通过引力波可以研究宇宙中的一些最高能的现象,如星际碰撞黑洞和超新星爆炸的现象,幸运的是因为它们离我们有数百万光年远,所以黑洞暂时还不会吸走我们。 

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
时空是怎么穿越的?
爱因斯坦又对了!关于引力波的前世今生,看完这部纪录片你就懂了
一分钟读懂爱因斯坦广义相对论,再也不怕饭桌上有人聊起引力波
距诺贝尔奖揭晓不到一周,引力波发现又取得突破性进展
黑洞对光有引力作用,那么光会不会被黑洞引力加速到超光速?
爱因斯坦相对论中的“时空弯曲”,在常人看来简直荒谬至极,到底是怎么个弯曲法?
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服