引力波发现的意义_引力波是谁发现的_引力波发现的重大意义

第二,如果引力波被证明拥有雷管鸡所预言的性质,我们所有的太阳能电池都将成为雷管鸡锥形,并且我们所使用的太阳能电力将是之前的5倍!!!由此带来火力发电减少,酸雨、雾霾减少,碳排放少,大气升温变慢。

目前科学家还没指出引力波是否会给人类带来危险,但它发现引力波对人类进步有重大的意义。

在《星际穿越》和《三体》中,都不约而同地将引力波选为了未来科技发达的人类的通讯手段,这也许只能是美好的幻想,但对于天文研究而言,引力波的确开启了一扇新的窗口。吹进来的第一缕清风,就带来了一个重大的信息:极重的恒星级双黑洞系统存在并可以在足够短的时间(10亿年)内并合。这是让我们始料未及的。谁能知道在将来的更多的探测中,LIGO和一众引力波探测器能带给我们什么样的惊喜呢? 马克斯普朗克引力物理研究所、清华大学博士后,胡一鸣。

不少亲朋好友问过我,你在研究些什么。我都这么回答:我们在找另一种光,一旦找到,意味着人类从此有了第六感,就像有了超能力,用一双天眼饱览神秘宇宙中无尽的奥妙。现在,我们,找到了! 马克斯普朗克引力物理研究所博士生,明镜。

在过去的六十年里,有许多物理学家和天文学家为证明引力波的存在做出了无数努力。其中最著名的要数引力波存在的间接实验证据脉冲双星PSR1913+16。1974年,美国物理学家家泰勒(Joseph Taylor)和赫尔斯(Russell Hulse)利用射电望远镜,发现了由两颗质量大致与太阳相当的中子星组成的相互旋绕的双星系统。由于两颗中子星的其中一颗是脉冲星,利用它的精确的周期性射电脉冲信号,我们可以无比精准地知道两颗致密星体在绕其质心公转时他们轨道的半长轴以及周期。根据广义相对论,当两个致密星体近距离彼此绕旋时,该体系会产生引力辐射。辐射出的引力波带走能量,所以系统总能量会越来越少,轨道半径和周期也会变短。

泰勒和他的同行在之后的30年时间里面对PSR1913+16做了持续观测,观测结果精确地按广义相对论所预测的那样:周期变化率为每年减少76.5微秒,半长轴每年缩短3.5米。广义相对论甚至还可以预言这个双星系统将在3亿年后合并。这是人类第一次得到引力波存在的间接证据,是对广义相对论引力理论的一项重要验证。泰勒和赫尔斯因此荣获1993年诺贝尔物理学奖。

中子星是目前已知最小、最致密的恒星,由大质量恒星在生命最后阶段经过超新星爆发形成,与太阳同质量的中子星直径只有20千米,一小勺中子星物质的质量可达10亿吨。由于中子星在宇宙中很常见,天文学家一直期待着发现双中子星合并的引力波信号。

哈里说,如果没有引力波研究,中子星的许多性质都将是长期悬而未解的谜,包括在强引力作用下怎么弯曲变形、合并时会发生什么情况、质量多大时会形成黑洞等。

GW170817不能回答所有这些问题,但它提供了以前没有的信息,并且表明引力波观测是解答这些问题的切实可行方法。哈里说。

他指出,迄今探测到的5次引力波信号都与爱因斯坦的广义相对论完全吻合,但广义相对论却与量子力学不相容,因此一些观点认为广义相对论需要修正。

100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在,但同时认为引力波本身十分微弱,因此几乎不可能被发现。从那时起,全世界的科学家都在试图与引力波来一场不期而遇。发现引力波有助于探测到宇宙中发生的爆炸性大事件,比如黑洞融合、中子星事件、超新星爆炸,甚至是138亿年前导致宇宙诞生的大爆炸。此外,引力波的出现有可能促使天文学进入新的时代,它携带着不同于光和电磁辐射等方式传递过来的有关遥远天体的信息。

引力波是由运动中的物质创造的。但是,引力是四种基本相互作用中最弱的,因此它产生的波动极其微弱。物理学家认为,其振幅之小至多相当于一个质子直径的千分之一。如此小力量的波动只能由处在高速运动中的庞大体系来引发,比如处在轨道上的即将合二为一的两个黑洞。由于这样的体系十分罕见,与我们的距离要以光年计算,所以对引力波的搜寻一直瞄准的是来自宇宙深处的能量最强大的天体系统所产生的微小影响。

【引力波的发现在科学上的意义】日前美国科学家公布“引力波的发现”引发国内科学界与媒体热议,《华夏时报》记者通过旅美学者程松先生主办的“知乎”论坛,采访到众多的天文学者、科普学者及心理学家,就“引力波及其它背后隐藏着的宇宙大爆炸之谜”,他们给出了不同的解答。

日前美国科学家公布“引力波的发现”引发国内科学界与媒体热议,《华夏时报》记者通过旅美学者程松先生主办的“知乎”论坛,采访到众多的天文学者、科普学者及心理学家,就“引力波及其它背后隐藏着的宇宙大爆炸之谜”,他们给出了不同的解答。

《华夏时报》:引力波与宇宙大爆炸有关吗?或者说这一发现可以证实宇宙有起初?

何谋(学者):目前关于这一发现的报道和科普文章已有很多,但是不少文章喜欢把原初引力波比喻成“大爆炸的涟漪”。名字很美,但却是一个误解。

中文报道里用到一个词——“原始”。这个词的英文是“primordial”,宇宙学中一般译为“原初”。

“原初”在宇宙学中一般是泛指“复合之前”这个阶段。宇宙在大约38万年的时候,随着温度的降低,自由质子和电子重新结合成中性原子——所谓“复合”。此时,等离子体的雾霾散去,宇宙变得透明,光可以畅行无阻。于是这些光,经过137亿年的征程,进入我们的“眼睛”,即是所谓“宇宙微波背景辐射”——婴儿宇宙38万岁时的照片。

“宇宙微波背景辐射”在1964年就被贝尔实验室的Penzias和Wilson发现了,并为二人带来了1978年的Nobel物理学奖。

在早期宇宙研究中,“原初”更进一步特指“宇宙学暴涨”——宇宙极早期经历的急剧加速膨胀过程——时期。

回到引力波。通常的“结构”——星系、超星系、超星系团,是宇宙空间中质量“密度”的起伏。密度是空间的“标量场”,而引力波——却是空间的“张量场”波动。

《华夏时报》:那么引力波的发现对科学界来说究竟有多大的意义?

河马(天文学者):我虽然是做天文的,但我没能做到融会贯通。宇宙学并不是我的研究方向,具体到这个问题更是艰深难懂,我所在的研究所,为了这个问题还专门组织专家研读论文,大家利用午休时间讨论一下才能更理解,更何况我自己才疏学浅。我下面所回答的仅供参考和科普。

我只能说很多新闻报道非常不专业,错误地把重点引向了引力波。当然,引力波的探测是很重要,但就这个发现来说,完全不是发现一个引力波那么简单。这个发现的重点是暴涨理论。

我们的标准宇宙学认为宇宙起源于一次大爆炸,所有的东西都在这个爆炸之后相互远离。所以哈勃在上世纪20年代发现了星系之间相互远离,远离的速度正比于距离。这个是大爆炸的后遗症。

但是这里面存在一个还没能解决的问题,就是因果关系问题。如果宇宙中的两个点需要发生作用、有了关联,那么一定是一个点作为原因,另一个点作为这个作用的结果,因果信息从一个点传递到另一个点,这个关联就建立了,这叫做因果关系。因果关系的建立是需要时间的,这个速度最大就是光速。我们又知道,宇宙今天的年龄大约是137亿年了,那么我们用137亿年乘上光速,就可以知道一个最大的距离,只有在这个距离以内的两个点,才来得及在宇宙诞生之后发生因果关系。超过这个距离的点来不及发生因果关系。

宇宙膨胀的早期温度很高,不同区域的温度也有差异,但是今天的宇宙非常均匀。想做到这一点需要这些点之间相互作用达到热平衡。所以有人猜测,是不是在宇宙刚刚大爆炸之后很短的时间里,就发生了一次非常奇怪的剧烈膨胀,使得空间一下子增加了好多好多。

理论上说的这个剧烈的膨胀在瞬间改变了很多物理性质,我们叫做暴涨,inflation。由于暴涨,我们的宇宙才会变得每个点看上去都差不多的样子。但这一直仅仅是一个预言,没有实际的观测证据。

如果这个暴涨是存在的话,会有引力波的辐射,这个辐射可以分解为两种成分,分别是类似电场的E模式和类似磁场的B模式。

目前说的这件事,指的就是这个发现。这个发现的直接结果就是,证实了暴涨的存在,解决了今天的大爆炸宇宙模型的一些疑难问题,让大爆炸宇宙模型更加牢固了。

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