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「引力波」:來自宇宙的神秘之音,驗證了「廣義相對論」

人類面對浩瀚而深遂的宇宙,一直充滿了無窮地遐想,對它的觀測手段也是在不斷的升級。

人類在天文觀測中,最初利用的是「可見光」。400多年前,伽利略第一次使用「光學望遠鏡」對茫茫星空進行了觀測,擴大了人類探索宇宙的視野,但所觀測到的範圍依然非常有限。

後來,科學家們發明了「射電望眼鏡」,可觀測的範圍明顯增大,並因此發現了「脈衝星」等天文現象,人類對宇宙的認識推向了一個新的高度。

而在今天,天文學家已經通過接收來自宇宙深處的「引力波」來觀測宇宙,慢慢地揭開了宇宙的神秘面紗。

在愛因斯坦的「廣義相對論」中,由物質的質量產生引力,質量越大,引力越大,那麼物質體積「邊界」處所導致的「時空曲率」也就越大。加速物體能夠對這個曲率產生變化,並且能夠以「波」的形式向外以「光速」傳播,這就是引力波。

1974年,物理學家泰勒和他的學生利用射電望遠鏡,發現了兩顆相互旋繞的「雙星系統」,這就是「脈衝雙星」。

它們是由超大質量的「恆星」發生爆炸後所形成的「高速旋轉」的「超新星」。它們被稱為自然界中最精確的時鐘,每「滴答」一次就向地球掃過一組信號。

泰勒用了30年的時間對這個「互繞星系」進行了持續觀測,證實了「引力波」的存在,觀測結果完全符合「廣義相對論」的預測,這是人類「對廣義相對論」理論的一項重要驗證。「泰勒」和「赫爾斯」因此榮獲1993年諾貝爾物理學獎。

兩顆中子星相互高速旋繞,二者越來越近,最終劇烈碰撞,使整個星係為之震顫,其「引力波」會波及整個宇宙。

「引力波」具有非常獨特的性質,不會被「星際介質」所遮擋,可以不受阻礙地傳遞到地球上,從而被精密的探測儀器捕捉到,人類由此可以觀察到之前從來沒有觀察到的天文數據。科學家們通過對「引力波」的研究,能夠推測出宇宙在大爆炸之前,宇宙的「奇點」到底是怎樣一個狀態。

因此引力波被稱為宇宙初生時的「啼哭」。

2015年9月14日,人類首次探測到了「引力波」,那是由距地球13億光年之外的「雙中子星」高速碰撞後所產生的「時空漣渏」,經歷了13億年漫長的時空之旅,傳到了地球之上。

這是人類對「引力波」第一次精確的測量, 從1916年提出「引力波」的概念到2015年由「LIGO合作組」獲得直接觀測證據,已經過去了一百年。「引力波」的發現,填補了「廣義相對論」的最後一塊拼圖。至此,「廣義相對論」已獲得了全面的驗證,使得「廣義相對論」和「量子電動力學」被稱為基礎最穩固的兩門學科。

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