15日下午到16日白天，各大天文物理平台可以说统一搞大了一个新闻，纷纷故作神秘，表示有“重大消息”要公布！ 这个大新闻究竟是什么呢？ “引力波第一次被人们直接观测到！” 哇听起来好洋气啊！ 那么引力波究竟是什么呢？ 在那个统治了初中物理的男人牛顿眼里，这个世界的时间与空间是恒定的，不但星星与星星之间不会发生任何浪漫故事，就连整个宇宙都是一成不变的，毫无激情。 对于牛顿的猜测，爱因斯坦表示十分感动并否定了他。 在爱因斯坦的描述中， 有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲 ，物体的质量越大，时空就扭曲得越厉害。 比如现实中我们看得见摸得着的金字塔，因为重量巨大，引力巨大，周围的时间发生弯曲，因此接近金字塔的人时间会变慢。 站在金字塔下面，会不会延缓衰老？ 敲黑板，下面，我们要把目光转向高端洋气的浩瀚宇宙了。 有一个游戏相信我们每个人小时候都玩儿过，就是手拉手转圈圈。 大家应该还记得喜欢这个游戏的原因，那种转得快一点就有可能会飞出去的感觉相当刺激。 其实真正刺激的不是游戏，而是物理。 是物理学中的质量，让我们相互吸引又相互拉扯，纠缠不清，当然长大之后我们再这么玩儿就更刺激了！ 说出来你们可能不信，在这浩瀚宇宙中，发生我们可观测到的引力波事件，就是两个质量巨大的天体在围着转圈圈谈恋爱的故事！！ 简直就是来自星星的你啊，刺激不刺激！浪漫不浪漫？ 两颗中子星的并合过程。 图片来源：Our Universe Visualized 为什么会发生这样的事呢？ 最直观的解释就是太阳和地球之间的关系。 巨大质量的太阳，和相对小质量的地球，如果我们把他们两个的形态模拟出来…… 图片来源：apbiolghs/youtube.com 这张蓝色的膜，就代表太阳周围时间与空间的场，质量大的砝码是太阳，质量小的球体是地球。 按照常识，小球应该直奔陷下去的砝码，但为什么会旋转呢？ 这张代表时间与空间的膜，如果坚硬无比，自然不会发生旋转的状况，但在爱因斯坦的宇宙模型里，这张膜，恰恰是柔软的，可变的。 想象一下在柔软的蹦床上玩耍的人吧，这张随便动一动就会发生下陷和弯曲的蹦床，就是我们无处不在的时空场。 太阳质量实在太大了，把时空做了弯曲。 所以地球并不是自愿围着太阳转的，它当然也想走直线，只是太阳巨大的质量把时空扭曲，导致地球无直线可走，只能弯了。 那么同样在这张充满魔力的时空“膜”上，如果两个物体，手拉着手加速跳起舞来，会发生什么呢？ 图片来源：Piled Higher and Deeper (PHD Comics)/youtube.com 看到上面这张图了吗？两个球周围这些扭曲振动的线，就是“波”。 而这些随着球体的振动，起伏，震颤，波浪……向外传播，辐射出去的“波”，就是我们今天的主角，“引力波”！ 也就是说，在这个宇宙中，任何两个具有质量的物质之间发生加速运动（比如手拉手转圈），就会产生时空扰动，而这种时空扰动给时空带来的那一层一层的涟漪，就是引力波了。 是的没错，你家孩子没准儿现在就在学校手拉手转圈圈，产生引力波呢！ 但为什么日常可以就唾手可得的引力波，会被物理学家们因为是史上第一次直接探测到，而喜极而泣呢？ 这就是我们的第二个话题！ 引力波事件是什么？ 这次引力波事件，之所以让全世界的物理学家为之精神一震，就是因为终于直接探测到了。就是这个“直接探测”，科学家们一等就是100多年啊。 为什么要等这么久？ 还不是因为引力波太“高冷”了，从来都探测不到！ 说出来你恐怕不信，就连爱因斯坦，也曾经因为引力波探测不到，而心灰意冷的两次否决它的存在。
为什么一个小小的引力波，连爱因斯坦都大为头疼呢？ 这是因为巨大质量的引力波源，离我们都太远，发生在我们身边的引力波，又小到完全捕捉不到。 即使在地球上，一个氢弹的爆炸，所产生的引力波的量级也只是10的负27次方时空上的变化，这是我们无论如何也探测不到的。 所以想要真正探测到引力波，就必须有大质量天体的极端运动。 而震惊世界的此次“1016引力波事件”，就是一次典型的大质量天体极端运动事件。 这是来自遥远太空1.3亿年前的一次巨大撞击，长蛇座的星系——NGC 4993内的两颗中子星合并，除了产生引力波和电磁辐射，在合并事件发生两秒后，接着发生了一次伽玛射线暴，产生了伽玛射线、X射线、可见光和红外光均被地球的探测器接收到。 1.3亿年过去了，这能量经历了无数的星系，勇往直前，终于来到了地球，只为让我们捕捉到这只有一秒的震撼。 对于两颗中子星来说，毁天灭地，迸发出最后也是最巨大的绚烂能量！ 艺术家想象的双中子星合并时发生的猛烈爆炸。扭曲的时空网象征着爆炸发出的引力波，上下两道光柱代表的是在发出引力波仅几秒钟后会喷射出的伽马射线。 图片来源：NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet |
|
|
