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引力波

 星星即我心网文 2016-02-21
  根据广义相对论的伯克霍夫定理,在非球对称的物质分布情况下,物质运动或物质体系的质量分布发生变化时,会产生引力波。


  由于日常生活中基本没有完美的球对称物质分布,所以我们可以这样讲:只要你动起来,就有引力波。


  生命在于运动


  引力波的本质是时空曲率的波动。换句话说,引力波扫过的地方,时间和空间都会变得像橡皮筋一样有弹力,可以压缩和拉伸。


  引力波可以让平滑的圆筒状空间变得像蚯蚓一样会“蠕动”

  但是这种效应非常微弱,只有质量大到黑洞那种量级的物体发出的引力波,才有可能被人类探测到。

  比如说,这次LIGO的新发现。

  LIGO到底是个啥?

  LIGO是激光干涉引力波观测站(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)的缩写,美国1995年开始建设。这一计划由麻省理工学院和加州理工学院共同主持,资金来源于美国国家科学基金会,全球有近800名科学家参与了这一计划。


  LIGO是怎么发现引力波的?

  故事其实要从十几亿年前讲起。在距离我们十几亿光年以外的地方,有两个分别为29倍太阳质量与36倍太阳质量的黑洞,它们俩太过于惺惺相惜,以至于距离越来越近,最后竟然融合成一个大黑洞了↓


  但这个合体的大黑洞,质量并不是29+36=65个太阳,而是62个太阳质量。那丢失的3个太阳质量,就是变成引力波了。

  而科学家们探测引力波的方法,正是利用了上文提到的引力波能扭曲时空,改变空间距离↓


  现在你终于明白,为什么LIGO的样子是个大大的“L”了吧↓


  引力波既然是波,就是有频率的。无巧不成书,这次探测到的引力波频率在35-250赫兹之间,刚好人耳可以听到。

  如果我们用引力波激发空气的话,就是这样的声音↓

  怎么样,是不是感觉既像宇宙的心跳,又像外星人尖叫?

  引力波最爱躲猫猫

  实际上,引力波探测从1957年就开始了,但一直没有直接观测证据。探测项目也有一大堆——美国的LIGO,意法合作的VIRGO,英德合作的GEO600米,日本的TAMA300和LCGT工程,以及2015年底刚发射的欧航局LISA探路者。

  但是,研究并不顺利。


  LIGO开始运行后一直没有发现引力波,科学家所做的工作只有设法降低各种噪声的影响和提高仪器的灵敏度。虽然希望能够在2015年广义相对论诞生100周年的时候发现引力波,但是也承认“这很难”。

  2013年有消息说,澳大利亚科学家首次探测到黑洞形成时喷射的引力波。

  后来发现是翻译搞错了。实际上他们是解决了探测引力波面临的一个主要障碍。


  2014年一个美国科学家团队宣布用BICEP2射电望远镜首次在宇宙微波景辐射中检测到原初引力波信号,后来发现是银河系尘埃的干扰,论文撤回了。


  中国干嘛去了?

  其实早在上世纪70年代,引力波探测这个被诺贝尔奖获得者杨振宁称为“投钱少,有重大科学意义”的研究领域,就曾经在中国引起过热潮。

  上世纪七十年代,中山大学引力物理研究室建设常温共振型引力波天线,测量灵敏度为当时国际同类引力波天线的最高水平之一。


  上世纪80年代的中大引力物理研究室

  1979年7月,在意大利召开的第二届格拉斯曼广义相对论国际会议上,来自中山大学的陈嘉言教授由于在引力波研究方面的贡献,被聘为会议顾问委员会委员。这是中国的引力波研究第一次被国际社会认可。


  陈嘉言生前工作照

  但不幸接踵而至,1982年陈嘉言在一次实验检测中触电身亡。

  1998年,因为科研投入的调整以及科研环境的变化,中山大学的引力波探测器停止了运转。

  中国的研究从1998年起中断十余年。


  2008年,在中科院力学所国家微重力实验室胡文瑞院士的推动下,中科院多个研究所及院外科研单位共同成立了科学院空间引力波探测工作组,开始探索中国空间引力波探测的可行性。这一项目被列入中科院空间科学2050年规划。

  在2011年前的一次香山科学会议上,与会的专家认为,探测引力波工程,将可以催生不是一个,而是一批诺贝尔奖。


  2015年7月,中山大学公布了引力波探测的天琴计划,陈嘉言们所未竟的事业,终于得以继续。


  最后的最后

  蝌蚪君告诉你朋友圈应该发什么——

  : · ) ) ) ) ) ) ) ) L

  如此装逼利器你如果没懂

  那这篇文章

  就算是白看了


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