#科學了不起#
廣義相對論在描述宇宙級的宏觀現象上大獲成功,而量子力學統治著微觀世界,為了把廣義相對論和量子力學統一起來,揭示引力的微觀本質,科學家提出了量子引力理論。
量子引力理論推測,自然界存在一種「引力子」(graviton),它是引力傳播的媒介,就如同光子是電磁力的載體。然而這種引力子比光子更加神秘,隱藏在一個人類目前無法觸及的尺度或維度。
黑洞是宇宙中的引力怪獸,假如引力子真的存在,那麼在黑洞附近引力子肯定是最多的,到那裡找準沒錯。
然而,黑洞離地球非常遠,最近的黑洞也在1000光年外,相隔這麼遠的距離,一般只有電磁波能傳播到地球,帶來一點有限的信息。然而黑洞內部是不發光的,所以天文儀器望向黑洞的方向,接收到的信息都是黑洞周圍的物質散射或發出的光,而不是直接來自黑洞。大多數關於黑洞的研究都是通過計算機模擬完成的,可謂「紙上談兵」,根本無法直接證明黑洞的真實情況。
2016年2月11日,人類第一次掌握了測量引力波的方法,這種方法為人們帶來了關於黑洞、中子星這些大質量天體的豐富的、直接的信息。
有科學家提出,能否在引力波探測器接收到的信號中,挖掘出關於「引力子」的有價值的信息?
引力波是遙遠的大質量天體相撞、合併引發的引力事件,引力波探測器雖然身在地球,也能感受到微弱的引力變化。引力波探測器中有兩塊物體,它們的距離是一定的,當引力波襲來的時候,這兩塊物體之間的空間會隨著引力波伸展或壓縮,使兩者的距離發生相應的改變。
重大的引力事件往往伴隨著大規模的爆炸,所以,當引力波探測器感知到這種微弱的距離變化時,再去跟天文望遠鏡獲取的信息相互印證,就可以證明確實是發生了引力事件。
儘管引力波十分微弱,但是測量引力波已變成現實。然而,假如像量子引力理論推測的那樣,真的存在引力子,那麼引力波應該是若干個引力子的集體行為,要想從引力波中分解出每個引力子的貢獻,談何容易。如果把引力波比作海浪,那麼引力子就可以比作一個水分子,試問一位衝浪者怎麼才能從波浪的起伏來推測它是由多少個水滴組成的呢?