什麼是引力波

2021-07-09 23:31:52 字數 1422 閱讀 6093

(3分鐘短片告訴你什麼是引力波)

什麼是引力波

它是時空中的漣漪

如果把時空想象成一張巨大的橡膠模

有質量的物質會讓橡膠膜彎曲

好比在蹦床上扔了個保齡球

質量越大,時空被引力波扭曲得越厲害

舉個例子來說,地球繞著太陽轉

是因為太陽的質量非常大

導致其周圍的時空大大的形變

如果你想沿著這樣的形變走直線

你會發現,事實上你是在繞圈

軌道就是這麼來的,並沒有什麼力拉著行星繞圈

只是時空彎曲著

有質量的物質一加速,改變了時空中的扭曲

引力波隨之而生

任何有質量並且(或者)有能量的東西都能產生引力波

要是我倆彼此相繞跳一支舞

我們也會導致時空的漣漪

但那太微不足道了,實際上根本無法探測

既然引力和宇宙中其他力相比十分微弱

那我們得要非常非常重的東西,非常非常快地運動

才能產生我們能探測的大漣漪

可是我們怎麼觀測時空的漣漪?

如果你我之間的時空拉伸或者壓縮了

僅憑我們在橡膠模上做的記號,我們無法感覺到

比如:光看等距離放置在上面的石塊是不行的

因為這些記號之間的距離也被拉伸了

但是有乙個刻度尺它不會被拉伸:利用光速的尺

如果兩點之間的距離被拉伸了

光需要用更長的時間從這點跑到那點

而如果是被壓縮了,光則需要較短的時間來傳達

這就是ligo實驗的出發點

它有4公里長的隧道

用雷射來測量從隧道這頭到那頭距離的變化

有引力波傳來時,它會把時空在乙個方向上拉長

而在另乙個方向上壓縮

通過測量從不同的點反射回的雷射產生的干涉條紋

物理學家可以非常精準地測量這之間的距離是拉伸了還是壓縮了

而精度之高令人難以想象

要達到探測引力波的需求

我們需要分辨在長度上10的23次方分之幾的變化

好比分辨一根長10的21次方公尺的桿子上5公釐的壓縮

引力波產生的影響如此之小

輕易會被隨機雜訊淹沒

於是我們需要智慧型的資料分析技術

科學家想要把實際實驗中得出的波形和期望的引力波的波形進行比較

來識別出引力波

這就像是在乙個非常吵鬧的宴會上識別出一曲輕輕哼唱的小調

這宴會可是非常非常吵鬧

想象一些,如果你的一生都曾失聰

直到有一天你的聽力恢復了

你將可以用這個全新的方式聆聽探索這個宇宙

這就是為什麼引力波探測對我們如此重要

這是一種前所未有的認知宇宙的方式

每次我們用一種新的途徑觀測宇宙的時候

我們會發現未曾想象過的事物

這是真真實實尋找我們曾不知其存在的新事物

探索我們物理知識的終極邊緣

並檢測我們關於宇宙的理論

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