100多年前的預言被實現,科學家研發引力波神器,專門接收引力波

2020-12-06 騰訊網

以目前人類的科技水平,能夠觀察到的宇宙範圍是138億光年。換句話說,宇宙從誕生之日起,到今天已經過去了138億的時間。作為地球上唯一一個人類社會文明沒有停止過的古國,中華民族有著號稱「上下五千年」的歷史。但是這偉大的一萬年時間放在宇宙的長河中,也就好比我們一天時間裡的一秒鐘而已,轉瞬即逝。而人類探索宇宙的歷史則是短上加短,只有幾百年的時間。

除了在時間的跨度之外,人類在空間上更是九牛一毛。即使是目前最先進的宇宙飛船,人類也無法逃出太陽系的範圍,更別說一望無際的宇宙了。雖然在空間上無法與宇宙相提並論,但是人類的智慧早已使得我們能夠放眼於整個宇宙。在科技急速發展的這一百年間,我們實現了許多零的突破。其中就不得不提到愛因斯坦的廣義相對論,它為廣大宇宙探索者提供了明確的研究方向。

早在一百多年前,愛因斯坦就在廣義相對論中提到了一個很重要的概念——引力波。前幾年有一則很重要的新聞,說的就是人類有史以來第一次探測到引力波的存在。所謂的引力波,是宇宙學中非常複雜的一個概念。簡單來說,宇宙並不是像地球一樣充滿著空氣,而是一張時空網。而引力波則是這張時空網中發生震蕩,從輻射源中以波的形式向外界釋放,形成一層又一層的漣漪。

當池塘中突然泛起漣漪的時候,我們可以追隨漣漪的方向,找到它的源頭。對於引力波也是如此,科學家們可以通過探測引力波的存在,追尋一些宇宙起源的線索。更有甚者,認為引力波可以幫助我們實現時空穿梭。

那麼到底是什麼東西能夠在宇宙的時空網上掀起漣漪呢?其實宇宙中再小的碰撞就會引起波動,但是地球在宇宙中實在是太渺小了,很難捕捉到信息。在愛因斯坦預言引力波存在的一百多年之後,終於在2015年人類第一次捕捉到引力波的存在。這個引力波也不簡單,是由兩個大型黑洞發生合併所引發的爆炸導致的。這次引力波的發現,也被人們稱為是宇宙學的密碼。

發現這次引力波還有一個很重要的原因,科學家們發明了一個名為LIGO的裝置。雖然引力波的出現只有短短的一瞬間,但是它的本質依然是電磁波,能夠在宇宙中傳播很遠的距離。如果未來需要發現更多的引力波,單單憑一個LIGO是無法實現的。

近年來,一個歐洲科學家團隊的項目引起了許多投資機構的興趣。為了更好地研究宇宙的起源,尋找更多的引力波消息,他們計劃製造下一代的引力波捕捉器。他們計劃以愛因斯坦的名字命名,發射一個太空望遠鏡。有科學家認為,一旦這個太空望遠鏡發射成功,人類將對宇宙有著更進一步的了解,邁入下一個階段。

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    進入到20世紀以來,過去的100多年裡,人類對於宇宙的了解,可以說是從0到1的突破,特別是愛因斯坦的廣義相對論,一直到今天,都成為人類探索宇宙路上的燈塔。1916年,在廣義相對論中,愛因斯坦提到一個神秘的詞——引力波。什麼是引力波呢?
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    在這位大科學家提出引力波的預言百年之後,科學家11日宣布,人類首次直接探測到了引力波。這是人類第一次能夠「聽」到宇宙的「聲音」。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產生引力波。1915年,愛因斯坦發表廣義相對論,並在隨後幾年的一些論文中預言引力波會產生於強引力場的天體事件。廣義相對論的其他預言如光線的彎曲、水星近日點進動以及引力紅移效應都已獲證實,唯有引力波一直徘徊在科學家的「視線」之外。  百年來,科學家們對引力波的探測未曾停歇,但舉步維艱。
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    後來經過科學家的研究發現,相互之間產生影響的兩個中子星或是相互影響的兩個黑洞,都有可能會成為引力波產生的源頭。專門被用來進行引力波探測的美國的LIGO以及歐洲的Virgo在2016年的時候就發現了兩個黑洞之間的相互吸收會產生引力波信號。之後的一年時間裡,科學家再次發現,兩個中子星的相互吸收也會產生引力波。
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    近100年來,全球科學家一直翹首以待這一宇宙物質的波動光顧地球。然而,尋找世間微弱的奇蹟,談何容易,各種大型引力波探測器在世界各地建設,美國引力波雷射幹涉儀LIGO堪稱之最。引力波能量微弱的原因可以類比電子與質子的相互作用,兩者的電力作用相當於其引力作用的10億倍,所以依此設想的引力波能量微弱。雖然引力波在宇宙到處存在,但是其微弱的能量使得我們難於探測到。
  • NASA一個月探測到5次引力波,探測引力波到底難不難?
    自從2015年首次探測到引力波以來,「LIGO——處女座」組合總共探測到13次黑洞合併,2次中子星合併。而在升級之後,一個月內就探測到五次引力波。引力波的概念最早來自於愛因斯坦基於廣義相對論的預言,他提出物體的質量可以扭曲時間和空間的結構。當像黑洞或中子星這樣的大質量物體發生碰撞時,就會產生這種扭曲時空的效應,也就是引力波。
  • 引力波是什麼??
    100多年前,偉大的科學家愛因斯坦提出了許多關於重力和空間的想法。引力波是愛因斯坦在廣義相對論中提出的,也就是物體加速運動時給宇宙時空帶來的擾動。他預言當兩個天體比如行星或恆星圍繞彼此旋轉時,會出現非常神奇的現象,比如這種運動會在宇宙中產生波。通俗地說,可以把它想像成水面上物體運動時產生的水波。科學家們把宇宙中的這種波稱為引力波。
  • 引力波是什麼?引力波的發現意味著什麼?
    於2001年首次投入運行,2015年升級重啟的雷射幹涉引力波天文臺就是專門為探測引力波而建設的。從2015年9月開始,關於它已經觀測到引力波的傳言不斷,而就在前不久,又有物理學家在網上流出小道消息,終於引爆了大量媒體的報導。那麼,引力波是什麼?為什麼探測引力波如此困難?用當前探測引力波的途徑和方法取得了哪些成果?發現引力波意味著什麼?
  • 科學家宣布發現引力波
    新華社華盛頓2月11日電(記者林小春)美國科學家11日宣布,他們探測到引力波的存在。引力波是愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最後一塊缺失的「拼圖」。  美國加州理工學院、麻省理工學院以及「雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)」的研究人員當天在華盛頓舉行記者會,宣布他們利用LIGO探測器於2015年9月14日探測到來自於兩個黑洞合併的引力波信號。  據他們估計,這兩個黑洞合併前的質量分別相當於36個與29個太陽質量,合併後的總質量是62個太陽質量,其中相當於3個太陽質量的能量在合併過程中以引力波的形式釋放。
  • 愛因斯坦說宇宙存在引力波,科學家花了40年的時間,證明了引力波
    自從人類進入到工業革命時期之後,僅僅只用了300年左右的時間,萊特兄弟就造出了世界上第一架飛機,實現了自古以來的人們的飛天夢想。可以說,科技的發展給人類文明帶來了近乎於爆發式的增長。我們的科技發展如此之快,能在近百年的歷史中達到如此進度,主要跟一些偉大的科學家有著直接的關係。
  • 人類發現引力波的100年曆程
    導語:美國領頭雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)的科學家們在2月11日宣布,他們發現了引力波:阿爾伯特·愛因斯坦在1個世紀前就預言的時空漣漪。
  • 驚動全球天文圈,引力波再被刷屏,這一次有什麼不同?
    北京時間16日晚,美國雷射幹涉儀引力波天文臺(LIGO)宣布,今年8月探測到由雙中子星合併產生的新型引力波,這是人類首次探測到雙中子星合併產生的引力波。我國的南京紫金山天文臺等全球70家機構參與了聯合發布。引力波不愧為今年物理學的大熱門,瑞典斯德哥爾摩當地時間10月3日,瑞典皇家科學院將2017年諾貝爾物理學獎授予Rainer Weiss,Barry C.
  • 什麼是引力波?
    【張天蓉:終於探測到了引力波】 與電荷運動時會產生電磁波相類比,物質在運動、膨脹、收縮的過程中,也會在空間產生漣漪並沿時空傳播到另一處,這便是引力波。 愛因斯坦在100年之前預言存在引力波,但是,由於引力波攜帶的能量很小,強度很弱,物質對引力波的吸收效率又極低,一般物體產生的引力波,不可能在實驗 室被直接探測到。
  • 2017諾貝爾物理學獎花落引力波,它驗證了愛因斯坦百年預言,為人類...
    早在1915年,愛因斯坦在廣義相對論的基礎上提出了引力波的存在,並預言強引力場事件可產生引力波,比如黑洞合併、脈衝星自轉以及超新星爆發等。我們在地球上隨時隨地都可能遭遇來自宇宙中各種源頭的引力波:兩個黑洞合併、中子星自轉、超新星坍縮等。
  • 引力波是怎麼發現的_引力波有什麼實際意義(引力波對人類的意義)
    引力波的定義   雖然科學家們對引力波的研究有史已久,但對引力波的定義並不明確。至少給人兩種印象。   1)引力波是從物體內部的質量中輻射出來的波。這種波形成了引力場,引力是通過引力波傳遞的,從而導致了引力現象的出現。這種波有點像電磁波那樣是由波源(物質質量)輻射出來的。這樣的波是微觀的,頻率比較高。
  • 電磁波和引力波
    並且,儘管愛因斯坦在1916年就預言了引力波,但他對自己的這個預言的態度也是反反覆覆頗為有趣的。愛因斯坦本人直到1936年對此還尚未有一個確定的答案。他曾經在一篇論文中得出「引力波不存在」的結論!但因為該文中他的計算有一個錯誤,被「物理評論」拒絕。當年,憤怒的愛因斯坦轉而將此文投給「富蘭克林學院學報」,文章即將發表時愛因斯坦自己也發現了他的錯誤,於是將文章標題改變了【1】。
  • 又見引力波 時空起漣漪
    圖片來自網絡   編者按:引力波,是由黑洞、中子星等碰撞產生的一種時空漣漪,宛如石頭丟進水裡產生的波紋。百年前,愛因斯坦廣義相對論預言了引力波的存在,但直到2015年人類才首次探測到引力波。通過引力波,人們有可能了解宇宙早期的樣貌。此次,人類第5次探測到引力波,並首次觀測到引力波電磁對應體,這將開啟引力波天文學的新時代。
  • 什麼是引力波?它是怎麼被發現的?
    ▲圖4-2 雙黑洞系統發出引力波的示意圖探測電磁波不是什麼難事。每當我們睜開眼,或者打開電視、登錄無線網,甚至用微波爐熱一杯茶的時候,我們就在接收電磁波。但是,探測引力波可沒這麼容易,因為引力可比電磁力微弱多了。