五分鐘讓你搞懂:引力波

2020-12-05 知識界的左右君

hello,大家好,我是左右,有位讀者在讀了我之前寫的--【五分鐘讓你搞懂:暗物質】,之後,萌發了對宇宙的興趣,這讓筆者非常欣慰,要是能通過筆者的拙劣的文章能讓部分讀者開始喜歡上宇宙,並開始用自己的學識對宇宙的奧秘進行解密,筆者覺得,無論這種解密能進行到什麼樣的程度,能讓讀者從閱讀中進行思考,而不是單純的利用這個寶貴的平臺去娛樂,消遣,我很開心,所以,為了讓大家更好的了解宇宙,筆者準備開一個關於宇宙的專題。今天,就讓我們先來講一講引力波

2017年10月18日晚10點,是人類第一次明顯的接收到來自宇宙的禮物--引力波的日子,這天,幾乎令得全宇宙科學家熱血沸騰!為什麼接收到引力波會這麼令科學家興奮呢?是因為在接收到之後,廣義相對論將會得到最確切的證實,這種證實會令得科學家在探索宇宙的時候擁有一個強有力的定律,使整個人類宇宙學向前邁出幾大步!

首先,讓我們來先說一下,引力波是怎麼產生的?

其實,在2015年9月14日,人類也曾接收到引力波,只是沒那天這麼大規模,現象不明顯從而不敢直接下定論,那次的引力波的來源,要追溯到很久很久以前,那時候人類還沒在地球出現,恐龍的出現也在十幾億年以後,我們在2015年接收到的引力波,是來自於幾十億年【時間只能推測出大概】前的兩顆恆星,在彼此相互運行之後相繼「死亡」,形成了兩個黑洞,這兩顆黑洞大約在13億年前,在引力作用下碰撞在了一起,產生了劇烈的時空震蕩!這次震蕩引發了引力波,引力波在經過漫漫宇宙航程中,最終在2015年來到了地球並被人類發現,這次發現可以說是極其幸運的,因為在這場引力波來到太陽系附近時,愛因斯坦正巧提出了廣義相對論並以此推算出有引力波的存在。這才讓人類得以發現宇宙之中存在這麼一個寶貝定律。

其實,在上一段落裡,可能有的讀者對引力波的產生已經有了大致的印象,現在讓筆者用比較簡單的話總結一下引力波的產生,廣義相對論認為,時空是一個類似於橡皮膜的存在,任何大質量的物體都能將其「壓彎」,但這種壓彎有比較嚴重的和比較輕微的,這時候,如果有另外一個有較大質量的物體在這個被壓彎的時空裡運動,就會激起時空的震蕩,就像水被石頭砸到泛起了漣漪,這就會產生引力波。說簡單點,引力波就是時空泛起的漣漪。泛起的時空漣漪就像這樣

下面,就讓我們來說說人類是如何檢測到它的,相信有的讀者看到過NASA在那天對引力波的發現進行報導,都知道內部裝有麥可遜幹涉儀的LIGO的裝置,就是這個東西。

不要認為這個檢測儀很複雜,其實原理很簡單,在一個不會發生任何地質活動的地方建造這種裝置【是為了確保檢測不會受到地質活動的影響】,這個裝置只有簡單的四個物體組成--反射鏡,真空管道,分光器,和雷射發射儀,然後把這四個東西像這樣裝起來。【為了讓大家更好的看懂這個裝置的組成,筆者畫了一幅它的原理畫,畫的有點醜,哈哈,請不要介意】

這就是它的組成,在雷射發射出來之後,被分光器分為兩束,依次走向兩個反射鏡,光速一定,兩段真空管道長度一致,所以這兩束光在經由發射,反射,回來被接收器接受到所花的時間一致,當引力波來臨時,會使周圍物體發生「扭曲」,這種扭曲是極其微小的,人類無法從平常的物體的細微形變中看出,【但如果引力波足夠強烈,也可以造成人肉眼可以觀察到的物體形變,但此等規模的引力波一旦降臨在地球,太陽系的各行星運動都會被幹擾得很強烈】。人類的肉眼看不到,但我們可以通過製作上圖的裝置發現它,引力波會使得這兩段真空管道發生細微扭曲,從而使得從分光器分發出來的兩束光從反射鏡折回到接收器所花的時間發生微小變化,這就能檢測出引力波的存在了。

好了,我們說完了引力波的產生和人類是如何檢測到它之後,說一點可以讓大家腦洞大開的東西--引力波的作用。引力波不單單只是可以用來證明廣義相對論定理的,它的作用可以說是無窮無盡,可以令人類受益匪淺。

發現蟲洞---發現蟲洞這個東西有點複雜,我們在下一篇文章講蟲洞的文章裡裡順帶再講。

發現黑洞--黑洞在吸食恆星的時候會引發引力波。

發現外星文明--這個 作用是筆者想像出來的,筆者不調皮,認真地說,在看了【三體】之後,如果有的外星外星文明真會使用像二向箔這樣的降維打擊的方法,這種級別的外星文明會被掌握了檢測引力波技術的我們人類所發現。

還有很多作用,筆者在這裡就不一一列舉了。說到這裡,我覺得有必要提出一個人--雷納維斯。就是這位偉大的科學家,憑著對科學不懈追求,和對真理的不舍進取的精神,推動了製造引力波檢測儀的進展,因為別看這個裝置原理很簡單,但它對精度的要求是人類幾千萬年歷史以來的最高級別,很多基金會無法提供能製造這種精度級別的LIGO裝置的製造費用,是他,去國會苦苦哀求,是他,賭上了自己從學歷史以來所有的聲譽,才換來了支持這次行動的資金和人才!找到了廣義相對論最後一片拼圖!

不僅僅是他,在人類探索宇宙的歷史以來,更有無數科學家為了揭開宇宙之謎付出了不僅是汗水和鮮血,還有他們畢生的精力,讓我們在這裡,向全體曾經為描繪宇宙藍圖所作出貢獻的科學家們致以最微小,卻又最真摯的敬意!

好了,今天的內容就到這裡了,我是左右,歡迎關注點讚,每天,左右都會在這裡,跟大家分享千奇百怪的知識,分享這個世界的秘密哦。

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