今天,我要帶你看一個大波
今天我要帶你們看一個大波,
你敢說見過更大的,
我就直播吃翔!
15日下午到16日白天,各大天文物理平台可以說統一搞大了一個新聞,紛紛故作神秘,表示有「重大消息」要公布!
這個大新聞究竟是什麼呢?
「引力波第一次被人們直接觀測到!」
哇聽起來好洋氣啊!
那麼引力波究竟是什麼呢?
在那個統治了初中物理的男人牛頓眼裡,這個世界的時間與空間是恆定的,不但星星與星星之間不會發生任何浪漫故事,就連整個宇宙都是一成不變的,毫無激情。
對於牛頓的猜測,愛因斯坦表示十分感動並
否定
了他。在愛因斯坦的描述中,
有質量的物體會使它周圍的時空發生扭曲 ,物體的質量越大,時空就扭曲得越厲害。
比如現實中我們看得見摸得著的金字塔,因為重量巨大,引力巨大,周圍的時間發生彎曲,
因此接近金字塔的人時間會變慢
。站在金字塔下面,會不會延緩衰老?
敲黑板,下面,我們要把目光轉向高端洋氣的浩瀚宇宙了。
有一個遊戲相信我們每個人小時候都玩兒過,就是手拉手轉圈圈。
大家應該還記得喜歡這個遊戲的原因,那種轉得快一點就有可能會飛出去的感覺相當刺激。
其實真正刺激的不是遊戲,而是物理。
是物理學中的質量,讓我們相互吸引又相互拉扯,糾纏不清,當然長大之後我們再這麼玩兒就更刺激了!
說出來你們可能不信,在這浩瀚宇宙中,發生我們可觀測到的引力波事件,就是兩個質量巨大的天體在圍著轉圈圈談戀愛的故事!!
簡直就是來自星星的你啊,刺激不刺激!浪漫不浪漫?
兩顆中子星的併合過程。
圖片來源:Our Universe Visualized
為什麼會發生這樣的事呢?
最直觀的解釋就是太陽和地球之間的關係。
巨大質量的太陽,和相對小質量的地球,如果我們把他們兩個的形態模擬出來……
圖片來源:apbiolghs/youtube.com
這張藍色的膜,就代表太陽周圍時間與空間的場,質量大的砝碼是太陽,質量小的球體是地球。
按照常識,小球應該直奔陷下去的砝碼,但為什麼會旋轉呢?
這張代表時間與空間的膜,如果堅硬無比,自然不會發生旋轉的狀況,但在愛因斯坦的宇宙模型里,這張膜,恰恰是柔軟的,可變的。
想像一下在柔軟的蹦床上玩耍的人吧,這張隨便動一動就會發生下陷和彎曲的蹦床,就是我們無處不在的時空場。
太陽質量實在太大了,把時空做了彎曲。
所以地球並不是自願圍著太陽轉的,它當然也想走直線,只是太陽巨大的質量把時空扭曲,導致地球無直線可走,只能彎了。
那麼同樣在這張充滿魔力的時空「膜」上,如果兩個物體,手拉著手加速跳起舞來,會發生什麼呢?
圖片來源:Piled Higher and Deeper (PHD Comics)/youtube.com
看到上面這張圖了嗎?
兩個球周圍這些扭曲振動的線,就是「波」。
而這些隨著球體的振動,起伏,震顫,波浪……向外傳播,輻射出去的「波」,就是我們今天的主角,「引力波」!
也就是說,在這個宇宙中,任何兩個具有質量的物質之間發生加速運動(比如手拉手轉圈),就會產生時空擾動,而這種
時空擾動給時空帶來的那一層一層的漣漪,就是引力波了。
是的沒錯,你家孩子沒準兒現在就在學校手拉手轉圈圈,產生引力波呢!
但為什麼日常可以就唾手可得的引力波,會被物理學家們因為是史上第一次直接探測到,而喜極而泣呢?
這就是我們的第二個話題!
引力波事件是什麼?
這次引力波事件,之所以讓全世界的物理學家為之精神一震,就是因為終於直接探測到了。就是這個「直接探測」,科學家們一等就是100多年啊。
為什麼要等這麼久?
還不是因為引力波太「高冷」了,
從來都探測不到!
說出來你恐怕不信,就連愛因斯坦,也曾經因為引力波探測不到,而心灰意冷的兩次否決它的存在。
比如1936年,愛因斯坦向學術期刊《物理評論》(Physical Review)投去一篇題為 《引力波存在嗎》的論文。在這篇論文里,他推翻了之前的想法,認為引力波不存在。
有意思的是,《物理評論》的編輯竟退回了大科學家的這篇稿子,表示有匿名審稿人認為引力波是存在的,你這文章不能發。
愛因斯坦哪受過這委屈,他立刻回復《物理評論》說,你這兒發不了,那我換別的地方。
更有意思的是,當這篇文章最後發表在《富蘭克林研究所學報》上時,結論卻又被改回了「引力波是存在的」。
原來,當時愛因斯坦的同事、宇宙學家羅伯遜(Howard P. Robertson)及時指出了愛因斯坦工作中的錯誤,才讓愛因斯坦幸運地沒有否定自己20年前對引力波的預言。
而《物理評論》的那位不讓發稿的匿名審稿人,正是羅伯遜。
為什麼一個小小的引力波,連愛因斯坦都大為頭疼呢?
這是因為巨大質量的引力波源,離我們都太遠,發生在我們身邊的引力波,又小到完全捕捉不到
。
即使在地球上,一個氫彈的爆炸,所產生的引力波的量級也只是10的負27次方時空上的變化,這是我們無論如何也探測不到的。
所以想要真正探測到引力波,就必須有大質量天體的極端運動。
而震驚世界的此次「1016引力波事件」,就是一次典型的大質量天體極端運動事件。
這是來自遙遠太空1.3億年前的一次巨大撞擊
,長蛇座的星系——NGC 4993內的兩顆中子星合併,除了產生引力波和電磁輻射,在合併事件發生兩秒後,接著發生了一次伽瑪射線暴,產生了伽瑪射線、X射線、可見光和紅外光均被地球的探測器接收到。
1.3億年過去了,這能量經歷了無數的星系,勇往直前,終於來到了地球,只為讓我們捕捉到這隻有一秒的震撼。
對於兩顆中子星來說,毀天滅地,迸發出最後也是最巨大的絢爛能量!
藝術家想像的雙中子星合併時發生的猛烈爆炸。扭曲的時空網象徵著爆炸發出的引力波,上下兩道光柱代表的是在發出引力波僅幾秒鐘後會噴射出的伽馬射線。
圖片來源:NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet
謝謝看到這裡的所有觀眾老爺們,感謝你們忍著關掉的衝動,耐心的看完。
估計即使看完全文,你們也不禁要問一個終極問題,
「發現這個引力波,到底有什麼用?」
很不幸的告訴大家,沒卵用。
但在這寫文章的短短一天中,
我突然意識到,它是一個機會,讓更多的人,仰望星空。
宇宙是我們想像力的起點同時也是終點,可以激發出我們關於永恆、時間和生命的所有感慨。
人類從弱小到強大,沒有一天不是在仰望星空當中度過,
如果有一天,我們有了遠航的星艦文明,它還是會回想到2017年10月16日這一天。
這是極為重要的一天,儘管生活在地球上的普通人,仍然繼續著柴米油鹽,但我們知道,一切都變得不同了。
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END
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※苦盡甘來?不存在的!
※這朵菊花,可能真跟你想的不太一樣
※燈火通宵,餓貨上場
※如果逛街不買東西,那跟鹹魚有什麼區別?
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