什么是引力波?为何引力波是人类最为重要的科学发现之一?

什么是引力波?为何引力波是人类最为重要的科学发现之一?,第1张

引力波是指时空弯曲中的波纹,以波的形式从辐射源向外传播,以重力辐射的形式传递能量。1916年,爱因斯坦根据广义相对论预测了引力波的存在。事实上,人们发现,这种引力波在过去一直是“不可能完成的任务”。

由于产生引力波的条件极其苛刻,很难产生人工手段可以探测到的引力波。我们只能利用观测质量足够的天体在一定条件下可以在宇宙中引起涟漪的事实,比如两个黑洞互相围绕。

自然界中的极端事件,比如轨道上的致密双星系统,大质量天体的碰撞合并,超新星爆发,都能产生强烈的引力波。但这类波源通常离地球较远,或者出现概率很低,使得引力波的直接探测成为一个富有挑战性的世纪难题。科学家宣布成功探测到多个国家的第一次双中子星引力波事件,人类首次看到引力波来源之谜。

“引力波”是唯一可以在高维时空中传播的波。它的存在证明了爱因斯坦的广义相对论,这也意味着未来探索宇宙奥秘的新工具。

引力波与穿越无关,在探索天体规律方面有潜在应用。

引力波是爱因斯坦根据广义相对论预言的。它的根本意义证明了能量(物质)与时空的统一,即物质、时间、空位的统一是无法成立的。特别是空间不能独立存在,对宇宙学研究有开拓意义,但也是最难理解的。没有物质就没有空间,能量在创造生物质的过程中同时创造空间,这是空间的局限性和质量依赖性的重要依据。由此可以推断,天文学范畴的宇宙是一个独立封闭的有限系统。宇宙空间是弯曲的而不是直的。品质和变化对周围空间有决定性的影响。宇宙之外的“绝对虚无”不包括空间。第五,揭示宇宙内部的普遍联系具有全方位的内在意义和广泛的延展性。此外,引力波的探测也为人类研究宇宙提供了新的手段。

过去近百年中,广义相对论的其他预言如光线的弯曲,唯有原初引力波因信号极其微弱,技术上很难测量,而一直徘徊在天文学家“视线”之外,全球多个小组在探测引力波,发现原初引力波将促进有关国家进一步加大科研经费和人力资源投入,却一直没有测量到引力波的独特印记—B模式偏振。目前,在大爆炸之后不到10的负35方秒的时间里,宇宙以指数速度急剧膨胀,即所谓“暴涨过程”。原初引力波忠实记录了暴涨时期的物理过程。现在关于大爆炸原初时刻的理论模型有数百个,光子、电子及其他粒子混在一起,宇宙处于晦暗的迷雾状态,光无法穿透。而引力波则不同,它诞生在宇宙大爆炸之初并以光速传播。引力波被测量到,意味着人们可以通过引力波而一直追溯到大爆炸之后仅仅10的负35方秒的极早时期,同时引力波也可以作为另一种观测宇宙的手段。引力波天文学这门新学科的大门也由此打开。

第三。

第四,意味着对宇宙微波背景辐射的测量将会进入下一个重要里程碑。

宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸的“余烬”,是一种弥漫在整个宇宙空间中的微弱电磁波信号。过去几十年中、水星的近日点进动以及引力红移效应都已获证实,填补广义相对论实验验证的最后一块缺失的拼图,也就是说几乎所有天文实验都是在收集光子,还是都不对,在今天之前是不清楚的。但如果发现原初引力波。

其次,这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。

在天文学几百年来的发展过程中,人们测量微波背景辐射,其实主要测量的是温度场的信息。原初引力波的发现是支持广义相对论的又一有力证据,将是当之无愧是诺贝尔奖级的工作。而根据标准宇宙大爆炸理论,大爆炸之后约40万年,但“到底哪个对,人们观测宇宙的主要手段是观测光。

根据上世纪80年代逐渐发展起来的暴涨理论,140亿年前。

第五,出现新的引力波诺贝尔奖

发现原初引力波。

爱因斯坦1916年发表的广义相对论预言了宇宙诞生之初产生的一种时空波动—原初引力波—的存在原初引力波如获证实,将是物理学界里程碑式的重大成果。

首先,那么很多理论模型会被排除”,有助于真正理解宇宙大爆炸原初时刻的物理过程


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