获得诺贝尔物理学奖的引力波是什么?
就在今天,2017年诺贝尔物理学奖颁发给LIGO科学合作组织的三名杰出科学家,用于表彰他们对于引力波探测的杰出贡献。
那么,究竟什么事引力波呢?
爱因斯坦在100年前就预言了引力波的存在。在他的理论中,有质量的物体会让周围的时空产生扭曲。大概的模型图是这样的。
那么,如果两个“太阳”告诉地旋转,这样的时空扭曲会发生什么呢?如图所示。
这种以波的形式变化的时空扰动,就叫引力波。不过,它可没那么容易就产生,往往需要两个大质量的天梯合并碰撞才会形成,它不同于光波等,我们可不能小看它,因为它会以光速穿过宇宙,携带着关于产生它们的那次灾难性事件和引力本质的珍贵信息。
为什么它这么厉害?
因为它非常的“高冷”,说它高冷,因为它碰到事物,不像大多数物质一样相互来电,它完全地无视事物,这样以来,它可以不带任何衰减地一直传递下去。所以,它可以用来探测宇宙深处,它能帮我们洞悉整个宇宙的源头。它如果被我们熟练运用,我们可不是用它来观测某个天体,或者某个轨迹,我们可以用它回顾整个宇宙的历史。
我们知道了它的重要性,但直到2015年,我们才真正能探测它。
20世纪90年代,麻省理工学院的莱纳·魏斯(Rainer Weiss)想到了一个绝妙的点子:用激光的干涉来测量引力波。
正常情况下,LIGO发出的激光相互抵消,探测器将接收不到光信号;但如果引力波经过,情况就有所区别了:无论时空如何变化,光速是不变的。如果激光跑过的路程被引力波拉长或者压短,激光通过该边的时长就会发生变化,从而影响探测器的结果。理论上,测量到了这些变化,科学家们就相当于测量到了引力波。
就是这个看似简单的方法,获得了2017年诺贝尔物理学奖。
科学从今天开始,迈出了崭新的引力波天文时代。
请闭上眼睛,再次想象一下: 14亿年前,在遥远的宇宙深处有两个黑洞发生相互合并,这一过程产生的时空涟漪穿越广袤宇宙,终于被地球上的我们探测到。这究竟是科幻还是现实?