半仙扯扯引力波
這兩天，人類首次觀測1.3億光年外，兩顆中子星碰撞產生的引力波，成為地球天文界和物理界的一件大事。
引力波，可以理解為引力的波動，是會像水面的漣漪一樣一圈圈了向外傳播的。引力為什麼有波動，這要先知道引力是什麼。
關於引力，最流行的解釋有這麼幾種：一是自己產生的，沒法解釋；二是質量引起的時空變化；三是電場。
第一個，可以大致理解為發現萬有引力的牛頓只發現了有萬有引力，沒有發現萬有引力是怎麼來來的是什麼，所以沒法解釋。
第二個，可以大致理解為我們生活在三維空間，也就是長寬高組成的空間，加上時間，構成四維。在四維空間里，任何有質量的東西，都會引起時空的扭曲。時空的扭曲，就產生了引力。
第三個，可以大致理解為認為星球的內部高溫高壓，把原子壓緊緊地壓在一起的同時，也使原子核周圍的電子能逃逸出來，充滿在星球表面及表面以下，於是星球本身就是帶電的，就有了吸引力。
上面三個觀點中，第二個，是愛因斯坦想出一個叫相對論的理論，用來解釋第一個的。第三個，就有點像把星球比作磁鐵，只不過這磁鐵能吸引一切東西。
現代物理界一般都認為愛因斯坦的理論是對的。相對論中跟引力有關的說法，是質量越大，吸引力越大。當然也可以換個說法，就是質量越小，引力越小。能被證明的，是在地球的質量比月球大，所以地球的引力就比月球大，而這也是探月火箭、衛星設計的理論依據之一。
為什麼引力跟質量有關？因為質量引起了時空的扭曲。打個比方。把時空理解成蹦床。在沒有力量施加在蹦床上的時候，蹦床本身是平的。當有力量落在蹦床上時，那個地方就會凹陷下去。現在，蹦床變成時空，各種大質量的星體落在時空上，時空就被扭曲了。為了更容易理解，我們把時間去掉，蹦床就變成了空間，質量使扭曲。
事實是不是這樣呢？靠天文觀測來說明。這要感謝日食。話說，在地球上看天空，天空中有一顆很亮的星星。根據天文學家計算，在有一年裡有天某個時刻，會發生日食。日食發生的時候，這顆很亮的星星在地球上看，應該跟太陽是在同位置，也就是說在地球上只能看到太陽，看不到這顆星。日食發生的時候，太陽也應該看不到。
按照空間扭曲的理論，因為太陽有巨大的質量，會引起太陽周圍空間的扭曲，那麼，在日食的時候，就可以看到這顆星。事實果然如此，日食發生的一刻，真的看到了那顆星。這是在1919年，有天文觀測記錄的事實。
所以，三維空間會扭曲，是有觀測為依據的，同時也證明愛因斯坦的理論正確。時間又是怎麼回事呢？簡單地說吧，重力越大，時間會越慢。像地球這麼大的星球，在時空理論里，重力很小很小，因此我們很難觀測到。難觀測並不等於不能觀測，把原子鐘送上太空的實驗證明，重力對時間確實有上面說的影響。
理解了時空扭曲，就很容易理解引力了。在時空凹陷的地方，凡是經過這地方的東西，都會向著凹陷的中心落下去。這麼理解吧，綳床中間放了個鐵球，鐵球所在的那一塊就凹陷下去了。這時再撒一把鋼珠在綳床上，結果會怎樣？很自然，靠近鐵球的，都朝凹陷的地方滾下去。如果再放一個更重的鐵球，會怎樣？只要足夠近，兩個鐵球一定會自動靠近直到最後靠在一起。
在宇宙中也是一樣的。當質量對比明顯的時候，引力就經過的東西吸引過來了。例如流星，相對地球的體積和質量，簡直不值一提，於是流星就掉下來了。月球相對地球來說雖然質量和體積都小多了，但是畢竟也有引力，地球和月球引力互相對著干，於是月亮總是掛在空中。太陽的引力更大，和地球的引力對著乾的結果，是地球圍繞太陽轉。太陽系夠大了吧，跟銀河系中心的引力比較，也不大，於是成為銀河系中非常渺小的一個星系，和其他星系一起圍繞銀河系中心轉。
星球在宇宙中移到，時空扭曲也跟著移動，就像鐵球在蹦床上滾動時凹陷也在移動一樣。這種不斷移動的凹陷，就是引力波。引力波很小，通常情況下由於地球離其他星球都很遠，基本上沒法觀測到。只有當大質量的星體異常，引起引力波變化時才能觀測到。大質量的星體，在宇宙中很多，常見的是黑洞和中子星。黑洞沒法觀測，只有猜測。中子星通常體積都不大，直徑10公里，但是質量大得沒了譜，半仙拳頭這麼大的一塊中子星，就跟泰山差不多重，是宇宙中的怪物。這麼重的東西移動的時候，引力波還是很難觀測的。但是，如果兩個這樣的怪物碰在一起，那就引發秩序大亂，地球上就能觀測到引力波了。
這一次全球各地的天文台一起參與觀測的，就是兩顆中子星碰在一起了。地球人的技術，已經能看到兩顆星相撞。
這一次的引力波的觀測，再次證明愛因斯坦真是聰明絕頂了，也證明了文科生練爸半仙也能讀懂一些理科知識。好。真好。
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