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诺贝尔明星巡礼系列(八)2017年物理学奖——神秘莫测的引力波
发布时间:2021-07-04 来源:科普中国

2017诺贝尔奖物理奖得主介绍

    瑞典皇家科学院10月3日将2017年诺贝尔物理学奖授予美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩,以表彰他们为“激光干涉引力波天文台”(LIGO)项目和发现引力波所作的贡献。

 

 

什么是引力波

      在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。通俗地说,可以把引力波想象成水面上物体运动时产生的水波。但是,只有非常大的天体才会发出较容易探测的引力波,如超新星爆发或两个黑洞相撞时,而这种情况非常罕见。因此,相对论提出一百多年来,其“水星进动”和“光线偏转”等重要预言被逐一证实,而引力波却始终未被直接探测到。

 

引力波的探测

      目前,各种各样的引力波探测器正在建造或者运行当中,比如 advanced LIGO(aLIGO)从2015年9月份开始运行观测。

      可能的引力波探测源包括致密双星系统(白矮星,中子星和黑洞)。在2016年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器,已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。

      2016年6月16日凌晨,LIGO合作组宣布:2015年12月26日03:38:53 (UTC),位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号;这是继 LIGO 2015年9月14日探测到首个引力波信号之后,人类探测到的第二个引力波信号 。

      2017年10月16日,全球多国科学家同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。

 

引力波的意义

       引力波对物理学界来说,之所以如此震撼,是因为它蕴含着宇宙诞生的原理。大家从小都被告知一个最著名的猜想——宇宙是在一场爆炸中诞生的。这意味着,在时空的开始时,宇宙有一次最剧烈的震动。引力波就能让我们还原这个震动——它是否存在,有多大规模,诸如此类。除此之外,引力波还能让我们知道,我们看不到的宇宙空间在发生什么。比如,在我们看不到的超级远的距离上,有超级大的黑洞发生变化,通过引力波,我们就能够第一时间推演出这种变化。

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