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引力波:带人类探索星际的时空涟漪

 moto9977 2016-02-20

  正月初五是中国传统迎财神的日子。但2016年的这一天,不仅中国,全世界的物理学界都沸腾了,仿佛迎来了它们的“财神”——在一波又一波传言后,终于!北京时间2016年2月11日23:40左右,激光干涉引力波天文台(LIGO)负责人、加州理工学院教授David Reitze宣布,人类首次发现了引力波。被预言已经百年的引力波,终于被探测到了。

  不由得让人感叹:科学之瑰丽壮观,它所有的迷人之处,是简洁、优美、可以理解。这种超越人类经验的存在,超越感官可触及的东西,却能被人类认知。探寻真理之路让人沉醉。

  那么,问题来了:引力波究竟是啥,这一发现为何如此轰动?引力波研究有何意义?它将给人类带来怎样的改变?下面就由小编来带大家了解一下关于引力波的那些事儿。

  引力波也被称为重力波,引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动,是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式。如同电荷被加速时会发出电磁辐射,同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射,这是广义相对论的一项重要预言。

  引力波与流体力学中的重力波很相似,当液体表面或内部液团由于密度差异离开原来位置,在重力(gravity force)和浮力(buoyancy force)的综合作用下,液团会处于上下振动以达到平衡的状态。即产生波动。引力波则是由于空间质量和速度的变化导致空间产生的波动。

  天外飘来引力波

  对于“波”,我们并不陌生,生活中时常会听到无线电波、电磁波、声波、光波等等,引力波也是波的一种。

  既然称之为引力波,它必然与引力有关。所以,在更深一步了解引力波之前,我们需要了解一下人类对于引力的认识过程。17世纪末的物理学家牛顿看到了下落的苹果,意识物体之间普遍存在的一种力,称之为“引力”,并且将其数学化,这就是我们熟知的万有引力。万有引力认识的精髓是物体质量的存在导致了引力,这在牛顿之后的两百多年里被认为是宇宙间的绝对真理。直到1905年狭义相对论发表,再到1915年广义相对论的发表,爱因斯坦提出了一种完全不同的对于引力的看法,引力是因为质量对于时空造成了变形所导致,而非质量之间的吸引。这就意味着,我们时空可被当做一种可以变形的介质来认识。所以引力波,简单来说,就是时空自身的波动。相比较我们熟知的无线电波(或者电磁波),它仅仅是在时空之中传播的,时空是它的媒介。

  说了这么多概念性的东西,可能各位看的有点头昏了吧,那么小编就用一张图来简易的解释下这个物理学概念吧。

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