自我鉴别、理性评论、切勿迷信这几天我认为最具爆炸性的新闻不是印度撤出了中国洞朗地区,而是:LIGO 科学团队宣布探测到引力波!!!这意味着太多太多太多~~当师太看到这个新闻的时候差点哭出来啊~~ 酝酿了好几天,码了这篇文章来说说这个引力波为何如此重要。可能会有很多疏漏的地方,希望大家多多指正~~ 为了解释为这么这个发现如此重要,我们需要知道几个点: 一,什么是引力波: 1915年的时候不得了的爱因斯坦提了出现在广为人知的:广义相对论。这个描述“时空和物质”理论在很多地方受到科学实验检验。人们在确凿的实验证据下,一次又一次的被这个伟大理论的深刻与正确而震惊! 这好比是这样一种感受:“啊~你们说这个世界和这个宇宙这这样的那样的,太不可思议了吧!和我体会到的感觉完全不一样啊!你们肯定瞎扯,我根本不信!” 然后广义相对论在各个方面被科学实验证实,啪啪啪啪的打了绝大部分人类的脸之后,人们的感受慢慢地开始改变,慢慢接受这个事实:我们这个世界和我们本来认为的不一样。人们也渐渐体会到原来这个世界比我们本来以为的地深刻的多,而人类的确是渺小到可以被整个宇宙所忽略! 广义相对论的正确性已经毋庸置疑,但是作为广义相对论的一个重要预言——引力波,却迟迟没有发现。甚至爱因斯坦自己都开始怀疑自己的这个理论到底对不对,一度上奏自己的头儿想撤了这个想法,幸好被爱因斯坦的头儿拦下了。 那么把广义相对论作为人类科学圣经的科学家们上火了,他们坚信,引力波是一定存在的,为了探测到这个引力波,几代科学家们做出了很多尝试和努力(具体可以百度)。那么这个神秘的引力波,到底是啥玩意呢???!!!! 用最简单的一句话来描述,引力波是“时空的涟漪”。 相信有不少盆友对广义相对论不是很了解。来,不慌~这里你花几分钟就可以“学会”广义相对论,然后有了理论的武装,你就可以轻松理解本文里的很多事情了。 要理解广义相对论,你只需要知道两句话,第一句相信大家都听说过: 1空间三维+时间一维,这样时空就是四维。时空就是时间加空间,是一个整体。 比如:你现在(时间)就处在一个时空里。因为,此时此刻(时间),你一定在某个地方(空间)读这句话。 同样,人们的宇宙也是时间加空间,所以人类眼中的宇宙就是四维时空。 第二句话就厉害了啊!大家看到后就知道广义相对论讲得是什么了! 2:时空告诉物质如何运动; 物质告诉时空如何弯曲! (原文:spacetime tells matter how to move; matter tells spacetime how to curve) 广义相对论就是具体说了时空是告诉物质怎么运动~以及~物质是让时空怎么弯曲的这么一个理论。 这样也隐含了这么个意思:物质(有质量的东西,可能是能量,因为能量也有质量)如何在它的时空里运动,取决于它所处的时空性质。 另一方面,只要有物质存在的时空,就会弯曲。弯曲程度、怎么弯曲,取决于它肚子里的物质质量大小以及分布。 看,其实不用管那些烦人的数学公式,我们也可以从根本上理解这门“深刻”的理论对吗?好的,大家既然已经理解相对论了,那现在就可很轻松地理解引力波了~^^~ 然后根据爱因斯坦自己说的,我们把时空想象成一个湖面. 球球让湖面凹陷,弯曲。如果球是静止的,那么对湖面的影响就是静止的。如果球是运动的,那么湖面会起一阵阵涟漪,质量越大,运动越快,涟漪越大,这就是引力波。 两个黑洞绕着跳舞会产生引力波,两个人绕着跳舞也会产生引力波,只不过引力波非常非常非常小(具体小到什么程度,请百度,都是数学公式,在此不表了。反正就是特别特别难,以人类现有的科学水平特别特别特别难检测到就对了。)很难探测到,只有大质量的物体才有可能探测到,两个人产生的引力波就实际上是没法探测到的了。 所以看完这个文章之后,在club单身的你看到一对对的在舞池跳舞情侣的时候,你可以这样讲: 那么,这次科学家们检测到的引力波就是从观察了很多年的两个质量巨大的黑洞中来的。 我们由上面的论述得到探测到引力波的条件: (1) 两个非常非常大的球; (2) 他们绕着非常非常快地运动; (3) 用比较牛逼的探测方法。 这次我们探测到的是什么呢? 一个球球是29倍太阳质量的黑洞。66666666~ 一个球球是36倍太阳质量的黑洞。666666666~ 他们靠近,碰撞,并合成为了62倍太阳质量的下图一样的玩意儿。满足了前两个条件。 但是小学数学老师告诉我们,36+29=65,剩下的3倍太阳质量去哪儿了呢?以引力波的形式辐射出来了。所以才被人类检测到了,这里就需要第三个条件的成立了。经过科学家们孜孜不倦的努力,终于完成了相对高级的探测器械,工作原理如图: 盆友们:水面是时空的话,那水波就是引力波!不要把引力波理解成引力的波,引力波的本质是时空的涟漪,是时空的波动!我一直都觉得,越深刻的东西,越是那么平易近人、那么容易理解。 ps:这俩黑洞的融合,非常完美的解释了什么是爱情:彼此独立完整又可以相互融合,并且产生不得了的引力波,让别人羡慕嫉妒恨~~(开玩笑的~~哈哈) 一个我不准备解释的结论是:当引力波穿行时,它会拉伸或者积压任何途中遇到的物体(因为我不是专业的,而且懒)。 总之,这个拉伸或者压缩都是非常微小的,最多大概只有10的负21次方,我们用普通的尺子肯定无法探测到,所以我们得用“光速”这把尺子,所以科学家们选择用“激光”来探测。 大家意思意思地看一下这张激动人心的图。 二,那么,我们探测出引力波的意义相当于什么呢? 就好比我们地球,是一个一生都听力失聪的人,这一刻终于听到宇宙说话了!是一个一生都瞎的人,这一刻终于看见宇宙了! 引力波的发现对于物理、对于我们加深对这个宇宙起源、这个时空本质的理解是非常非常重要的。 它的初衷可能只是验证、或者否定相对论的正确性,但是他的物理意义是远远超过这个。 毫不夸张地说,未来由引力波探测带来的新的发现,拿20个诺贝尔都轻轻松松。引力波对物理各个方面的意义,能让美国、欧洲、日本等国家愿意花几十亿美元(甚至上百亿),去研究、去探测一个看似和我们生活没什么关系的东西。中国也正在抓紧步调加入了引力波的探索,各位对天文学、天体物理学等等感兴趣的孩子,不妨关注下国内的“天琴计划”,或许有机会加入这个特别具有纪念意义的的时刻去做一些贡献,留名青史也不是不可能啊~~ 但是,我很想从另外一个角度来说它的意义,我想讲一个激动人心的故事,一个你我都参与其中的故事,一个我们这代人都值得骄傲的故事!! 恩,引力波的意义这件事情,我想还是得从138亿年前说起,138亿年前,那一团体积有限(可以想象成网球大小),密度温度极高的“东西”爆炸了。这绝对是宇宙有史以来最重要的一件事情,因为这次爆炸,不仅诞生了你和我,还产生了时间和空间。大爆炸的那一刻,宇宙,诞生了! 大爆炸之后的整个宇宙是还是一片漆黑。随着宇宙越来越大,温度迅速降低,直到38万年后,温度终于低到一定程度,光子开始退耦。宇宙的第一缕光诞生了! 简单的捋一捋: 138亿年前:第一缕光; 45亿年前:地球诞生; 36亿年前:地球生命诞生; 5.3亿年前:有眼睛的奇虾终于可以看到存在了一百亿年的光; 那个时代的生物,从某种角度上来说,是值得骄傲的!他们作为第一批地球生物,看到了那温暖明媚的——光!从此,视觉成为了许多生物,包括人类的最重要的感觉之一。所以,神说:要有光! 让我们回到物理,回到时空,回到引力波当中来。 引力波用粒子的角度去理解就是引力子,和光子的理解方式类似。但是不同于光子在宇宙38万年诞生后才产生,引力子早在宇宙大爆炸之后仅仅0.0000....0001(里面35个0)秒就先退耦了,存在于这个宇宙中,这也被称为原初引力波(这个名字暂时存疑,有点标题党)。 之后的一百多亿年的时间里,除了那些原初引力波,宇宙中任何物体只要运动,都会辐射引力波。两个黑洞共舞会释放引力波,超新星爆发会释放引力波,月亮绕着地球会释放引力波,悟空挥动起金箍棒来也会释放引力波,你在路上和心仪的妹子、小哥擦肩而过时候,除了你的砰然心动,你,还是在释放着你的引力波。 重点来了:引力波就是另一种光,这种“光”的本质是时空的波动,但是还是可以把它理解成除了电磁波(光)之外的令一种光!!! 你看神说:要有光。 于是奇虾在133亿年后看到了第一种光。 138亿年后的今天,我们看到了第二种光! 所以这绝对是继奇虾同志之后五亿年以来最重要的时代!一个属于当下全人类的最重要的时代! 作为恰巧生处于这个时代的每一个人,都应该为这个时代而骄傲! 为人类而骄傲! 为地球生命而骄傲! 这个时代的地球人类,代表着地球生命,可以骄傲地宣布:我们不再失明,我们看到了,我们看到了那第二种光! 宇宙的第一缕光便是宇宙微波背景辐射(CMB) 具体+简化来讲还有以下意义: 1. 人类将以一种全新的方式来探索宇宙,我们从用眼睛看,变成用望远镜看,那些都是光波,现在我们可以用引力波看。 2,我们可以用引力波观测用电磁波没法看到的黑洞,还有占了宇宙质量95.1%的暗物质和暗能量(你不需要知道这是啥),等等等等~~~~ 3, 引力是一种可以跨越不同维度的力(这个我也不打算解释了),通过研究引力波,或许有朝一日我们可以实现时间旅行噢!穿越噢!大家开不开心?惊不惊喜意不意外? 4,还有好多我懒得讲了。 |
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