 2015年9月14日，人类探测到黑洞融合所发出的引力波，它释放出的能量是宇宙星体能量总和的50倍 如果你问我到底有没有引力波这玩意儿，我只能告诉你我不知道。但是这是个非常有趣的问题。 ——阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein），1936年 女士们，先生们。我们成功了，我们探测到引力波了！ ——戴维·赖茨（David Reitze），2016年9月11日 2015年9月14日、ブラックホールの融合による重力波が検出され、宇宙の星のエネルギーの50倍のエネルギーが放出されました 重力波なんてものがあるのかと言われれば、私にはわかりませんでもこれはとても興味深い質問です ——アルベルト・アインシュタイン1936年です 皆さん、皆さん。成功しました重力波を検出しました ——デヴィッド・ライツ(David Reitze)、2016年9月11日です。 路易斯安那州利文斯顿地区附近，有个4000米长的激光探测器。距此处3000千米外的华盛顿州南部汉福德也有个相同的4000米长的激光探测器。东部夏令时2015年9月14日，5点51分，利文斯顿探测器感受到震动；6.9毫秒之后（不到百分之一秒），汉福德探测器也收到相同的震动。毫无疑问，这就是100年前爱因斯坦推导的引力波，即时空上的波纹。 这个引力波来源于一场惊天动地的宇宙事件。故事发生在距离我们十分遥远的一个星系里，那时候地球上最复杂的生命体还是细菌呢。两个巨型怪兽一般的黑洞相互束缚住了对方，开始死亡旋转，最终拥抱在一起合为一体。相当于太阳质量三倍重量的物质瞬间消失。然后又以扭曲的时空的形式突然出现，如同海啸一般光速向外扩散。 ルイジアナ州リヴィングストン近郊に4000メートルのレーザー探知機がありますここから3000キロ離れたワシントン州南部のハンフォードにも同じ4000メートルのレーザーセンサーがあります。東部夏時間2015年9月14日5時51分リビングストン探査機が振動を感知しました6.9ミリ秒後(100分の1秒以下)にはハンフォード検出器にも同じ振動が届きましたこれは間違いなく、100年前にアインシュタインが導き出した重力波、つまり時空の波紋です。 この重力波は、とてつもない宇宙の出来事から来ています。物語の舞台は遠い銀河ですが、当時の地球上で最も複雑な生命体はバクテリアでした。巨大な怪獣のような二つのブラックホールは、互いを束縛し合い、死の回転を始め、やがて抱き合って一つになりました。太陽質量の三倍の重さの物質が一瞬にして消えてしまうのです。それが時空の歪みとして突如現れ、津波のように光速で広がっていくのです。 这些引力波所释放出的能量相当于整个宇宙所有星体50倍的能量。换句话说，如果黑洞融合能发出可见的光芒而不是引力波，那么它要比整个宇宙还大。这是人类观测到的最为宏大的宇宙事件。 物质加速便会产生引力波。你现在挥一挥你的手，你就生产出了引力波，它像湖中的涟漪一般扩散开来。现在，它已经飞出地球了；呃，它已经飞越月球向着火星进发啦。四年之后，你发出的引力波就会穿过离太阳最近的恒星系。我们知道，人马座α三个恒星中有一个恒星拥有行星。如果这个行星上有科技文明建设了引力波探测器的话，那么四年之后，他们就能接收到你刚刚挥挥手时在时空上产生的波纹了。 但问题是，你发出的引力波十分微弱。想象一面鼓，我们之所以能轻易地敲动它，是因为它的表面弹力大。但是时空可比钢铁还硬千亿亿亿倍呢！尝试去敲动一面比钢铁还硬千亿亿亿倍的鼓吧！这也是为什么，只有壮烈如黑洞融合这样的宇宙事件才能在时空上产生出明显的波纹。 この重力波は、宇宙の星の50倍のエネルギーを放出します。つまり、ブラックホールが融合して重力波ではなく目に見える光が出たとしたら、宇宙全体よりも大きいということです。これは人類が観測した中で最も大きな宇宙の出来事です。 物質が加速すると重力波が発生します。今手を振っただけで重力波が生まれ湖のさざ波のように広がっていきます今では地球を飛び出していますええと、月を飛び越えて火星に向かっています。4年後には重力波が太陽に最も近い恒星系を通過しますいて座α星の3つの恒星に1つは惑星を持っていることがわかっています。もしもこの惑星に重力波検出器を建設した科学文明があったとしたら、4年後にはあなたが手を振ったときに生じた時空の波紋を受け取ることができるでしょう。 問題は重力波がとても弱いということですドラムを想像してみてください。私たちが簡単に叩くことができるのは、ドラムの表面に弾力があるからです。しかし時空は鋼鉄の何千倍も硬いのです!鋼鉄の何千倍も硬いドラムを叩いてみませんか。ブラックホールの融合のような壮絶な宇宙の出来事だけが、時空にはっきりとした波紋を起こすのもそのためです。 然而就像湖面的涟漪一般，这种震动很快就会变得微弱平息。当黑洞融合产生的引力波于2015年9月14日抵达地球时，它已然度过了13亿年的漫长星际旅途，变得十分微弱。当引力波路过利文斯顿和汉福德两处4000米长的探测器时，引力波使探测器交替延伸和收缩——尺寸仅为原子直径的一亿分之一！我们的激光干涉引力波天文台（LIGO）能观测到如此微小的变化也真是让人称奇。 说实话，激光干涉引力波天文台的确是个黑科技。两处探测器现场都有两组直径1.2米的中通管道，两组管道拼接成L形的探测器。1兆瓦激光在探测器的真空管道中通行，其真空效果比星际空间还棒。在每一处端口，激光都会被一面42千克的镜子反射回来，镜子仅为你头发丝两倍厚度，由玻璃纤维悬挂起来。镜面十分光滑，能反射99.999%的光。正是这些悬空的镜子的微小移动，提示着我们有引力波路过。探测器十分灵敏，以至于中国的一场地震都让它失去了平衡。 しかし、湖面のさざ波のように、その揺れはすぐに弱々しく収まります。ブラックホールが融合して生じた重力波が地球に到達した2015年9月14日には、13億年という長い星の旅を経て、非常に弱くなっていました。重力波がリヴィングストンとハンフォードの2つの4000メートルの検出器を通過するとき、重力波は検出器を交互に伸ばしたり縮めたりします。原子の直径の1億分の1の大きさです。私たちのLIGO(ライゴ)で、このような小さな変化を観測できるとは驚きです。 正直なところ、重力波天文台はブラックテクノロジーです。どちらの探査機の現場にも直径1.2メートルの中通管が2本あり、2本の管をつなぎ合わせてL字型の探査機を作っています。1メガワットのレーザーが探査機の真空管を通っています真空効果は星間空間よりも優れていますそれぞれのポートで、レーザー光は42キロの鏡に反射されます。鏡は髪の毛の2倍の厚さで、ガラス繊維で弔り下げられています。鏡面は滑らかで、99.999%の光を反射します。このような鏡の小さな動きが重力波の通過を示唆しているのです中国の地震でバランスを失ったほど検知器は鋭敏でした。  为了能探测到引力波，激光干涉引力波天文台的科学家们需要完成一项艰巨的任务：测量出4000米探测器中产生的1/1000000000000000000000的变化量。2017年诺贝尔物理学奖毫无争议地颁发给三位引力波探测实验的先驱科学家：雷纳·韦斯（Rainer Weiss）、基普·索恩（Kip Thorne）和巴里·巴里什（Barry Barish）。无论怎样形容直接观测到引力波的伟大都不过分。就像是一个人从一出生就听不见任何声响，但突然一天，他听得见美妙的声音了。引力波的发现，对物理学家和天文学家而言就是这种奇妙的感受。一直以来，我们只能看见宇宙，现在我们终于可以倾听宇宙了。引力波就是宇宙的声音。即便说引力波的发现是自从1609年伽利略发明望远镜以来，天文史上最为重要的成就也毫不为过。 2015年9月14日，我们挑战“听力”极限，听见了微弱的声响如闷雷遥远的轰鸣。但我们还不能将引力波听得更加清晰如林间鸟啼。在过去几年里，激光干涉引力波天文台致力于不断完善设备灵敏度，也有其他探测器在欧洲、日本和印度建成，我们探测引力波的能力必将越来越强。谁又能知道下次我们将在宇宙的交响曲中探听到怎样的秘密呢？ 重力波を検出するためには、4000メートルの検出器から発生する1/1000000000000000000000の変化量を測定するという大変な仕事が必要です。2017年のノーベル物理学賞は、重力波検出実験の先駆者である3人の科学者、レイナー・ワイス(Rainer Weiss)、キップ・ソーン(Kip Thorne)、バリー・バリッシュ(Barry Barish)に贈られました。直接観測した重力波の偉大さは、いくら形容しても言い過ぎではありません。生まれた時から何の音も聞こえなかった人が、ある日突然、美しい音を聞くようになったのです。重力波の発見は、物理学者や天文学者にとって、このような奇妙な感覚でした。今までは宇宙しか見えませんでしたが今は宇宙に耳を傾けることができます重力波は宇宙の音です重力波の発見は、1609年にガリレオが望遠鏡を発明して以来、天文史上最も重要な成果と言っても過言ではありません。 2015年9月14日、私たちは「聴力」の限界に挑戦して、鈍い音が遠い雷のように聞こえました。しかし重力波を林の鳥の声のようにはっきりと聞くことはまだできません過去数年の間に、レーザー干渉重力波天文台は絶えず設備の感度を改善することに力を入れて、他の検出器もヨーロッパ、日本とインドで建設されて、私達の重力波を検出する能力はきっとますます強くなるだろう。次に私たちが宇宙の交響曲でどんな秘密を探るのか、誰が知ることができるでしょうか。 |
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