2016年2月11日,美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)負(fù)責(zé)人、加州理工學(xué)院教授David Reitze宣布,人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)了引力波。消息一出,震動(dòng)世界科學(xué)界。英國(guó)天文物理學(xué)家斯蒂芬·霍金表示,他相信這是科學(xué)史上重要的一刻。
最后一塊“拼圖”被找到
引力波是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”。愛(ài)因斯坦于1916年左右在廣義相對(duì)論中提出引力波理論,認(rèn)為聚集成團(tuán)的物質(zhì)或能量的形狀或速度突然改變時(shí),會(huì)改變附近的時(shí)空狀態(tài),效應(yīng)就像漣漪以光速在宇宙中傳播。因此,當(dāng)兩個(gè)黑洞于約13億年前碰撞,兩個(gè)巨大質(zhì)量結(jié)合所傳送出的震動(dòng),于2015年9月14日抵達(dá)地球,被地球上的精密儀器偵測(cè)到。
然而,從預(yù)言到探測(cè),物理學(xué)家等待引力波的到來(lái)已有一百年之久。為什么引力波這么難得一見(jiàn)?主要原因是,相比較其他的幾種力(強(qiáng)力、弱力、電磁力),引力是最弱的,相應(yīng)的引力波效應(yīng)也就很弱。想當(dāng)初愛(ài)因斯坦在發(fā)表自己新的理論之后,就估算了引力波的強(qiáng)度。引力波的強(qiáng)度通常利用相對(duì)變形大小來(lái)表示,但是結(jié)果往往是小得可憐,幾乎無(wú)法被探測(cè)到。
就像發(fā)布會(huì)上所言,這或許是大自然給苦盼許久的人們的一份禮物。2012年,LIGO天文臺(tái)創(chuàng)建人基普·索恩在《科學(xué)》雜志的一篇評(píng)論文章中說(shuō),預(yù)計(jì)在2017年,第一例黑洞合并的事例將會(huì)被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)LIGO的升級(jí)會(huì)在2016年年底完成,結(jié)果是升級(jí)進(jìn)度超前,讓我們提前聽(tīng)到了來(lái)自宇宙時(shí)空的聲音。
打開(kāi)科學(xué)研究新的“窗口”
斯蒂芬·霍金的黑洞與宇宙起源理論為我們開(kāi)啟了探索時(shí)空之謎的渠道,現(xiàn)在這位科學(xué)家正在研究引力波理論,試圖將其納入新的理論體系中?;艚鹪诮邮苡?guó)廣播公司專(zhuān)訪時(shí)表示:“引力波為我們提供了看待宇宙的嶄新方式。人類(lèi)探測(cè)到引力波的這種能力,有可能使天文學(xué)發(fā)生革命性的變化。這是人類(lèi)首度發(fā)現(xiàn)黑洞的二元系統(tǒng),首度觀察到黑洞融合?!薄俺藱z驗(yàn)(愛(ài)因斯坦的)廣義相對(duì)論,我們可以期待透過(guò)宇宙史看到黑洞。我們甚至可以看到宇宙大爆炸時(shí)期初期宇宙的遺跡,看到其一些最大的能量?!?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2021/08/14/qkimageszwczzwcz201606zwcz20160637-1-l.jpg"/>
引力波以光速傳播,它與物質(zhì)的相互作用非常弱,利用引力波,我們可以看到宇宙的最早期,引力波是我們了解宇宙形成的最好工具。
目前,引力波被物理學(xué)家認(rèn)為是唯一一種可以在不同維度傳播的波。不同宇宙之間的碰撞,會(huì)產(chǎn)生引力波。說(shuō)不定在不遠(yuǎn)的將來(lái),我們也可以依靠引力波來(lái)判斷多重宇宙的存在與否。
就如同一個(gè)天生的聾啞人,一直在聽(tīng)別人說(shuō)聲音的存在,突然有一天聽(tīng)力恢復(fù)了。我們此刻的心情差不多也是如此,引力波給我們打開(kāi)了一扇全新的窗口。
(摘自《人民周刊》2016年第5期,有刪改)