引力波是什麼??

2020-12-06 銀河說

小朋友們,今天我們來認識一種神奇的波——引力波。在物理學中,引力波是指時空彎曲中的漣漪,通過波的形式從輻射源向外傳播。它是太空中一種看不到的波,並且傳播速度非常快。

我們從很久以前就知道這種波了。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。

引力波是不可見的。但是,它們的傳播速度非常快,幾乎相當於光速(每秒鐘186000英裡)。當引力波經過時,它會擠壓和拉伸周圍的一切物體。

這是質量使空間彎曲的示意圖

引力波是怎樣形成的呢?

物體高速運動時會產生超強的引力波。引力波有宇宙初生時的「啼哭」之稱,它自宇宙誕生後便一直四散傳播,現在可探測到的餘響能量非常小。我們所預期在地球上可觀測到的最強引力波來自很遠而且很古老的事件,在這事件中大量的能量發生劇烈移動,比如:

超新星爆發;

兩個非常大的天體相互旋轉;

兩個黑洞相互旋轉並且對撞;

但是這些事件產生的引力波通常距離我們非常遠。並且,有時它們產生的引力波很小很微弱。於是,當這些引力波到達地球時就變得更加微弱了,所以它們很難被探測到。

如何證實引力波的存在呢?

2015年,科學家們首次探測到了引力波!他們使用了一種非常靈敏的儀器——雷射幹涉引力波觀測臺(LIGO)。這次引力波是兩個黑洞對撞後融合時產生的。令人驚訝的是,這次撞擊發生在13億年以前,但是引力波直到2015年才傳到了地球上。

位於華盛頓漢德福的雷射幹涉引力波觀測

愛因斯坦是正確的!

引力波的首次發現是科學史上十分重大的事件。在此之前,我們對於宇宙所有的認識都來自於光波。但之後我們擁有了一種認識宇宙的全新的方法——引力波。

引力波可以幫助我們進一步了解宇宙,包括引力本身。

引力波是怎樣被發現的呢?

當引力波經過地球時,它會擠壓並拉伸空間。雷射幹涉引力波觀測臺(LIGO)就能敏銳地探測到這種擠壓。每個觀測臺都有兩個長達2英裡 (4千米)的「手臂」。引力波經過時 「手臂」的長度會發生微弱的變化。觀測臺使用了雷射、鏡子和非常靈敏的設備來探測這種微弱的變化。

編譯:銀河說翻譯組 小星辰

審閱:銀河說顧問組 Anson

配圖:銀河說製圖組 masaaki

配音:銀河說語音組 華夫餅喝酸奶

內容改編自NASA相關欄目內容

相關焦點

  • 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?
  • 引力波是什麼?我們為什麼要探測引力波?
    所有這些都在2015年9月14日發生了變化,當時雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)物理感應到時空的波紋,該波紋由兩個相距13億光年的碰撞黑洞產生的引力波引起。雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)發現引力波成為人類最偉大的科學成就之一,載入史冊。
  • 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。
  • 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。
  • 引力波是什麼:引力波簡單通俗解釋
    引力波是時空結構中的漣漪,就像一艘穿越平靜海面的船在其後留下絲絲尾波一樣,宇宙中移動的「飛船」也會產生引力波。不同的是,引力波情況下的「飛船」卻是極度猛烈的物體,所引發的事件要劇烈得多,如黑洞合併、中子星碰撞、超新星爆炸等。所有這些都會在時空結構中產生波,隨著其漣漪在宇宙中的傳播而進行拉伸和擠壓。如下面動畫所示兩個黑洞碰撞的最後片刻所產生的引力波。
  • 什麼是引力波,宇宙中引力波隨處可見嗎,探測引力波動的意義
    什麼是引力波呢,我們往池塘裡仍一顆石子,產生的波紋就類似引力波,引力波很脆弱,一般的引力波我們根本無法探測到。2016年探測到了引力波,只能說是運氣特別好,有兩個質量超級大的黑洞發生了碰撞,或者是兩個合併了,黑洞是一個星體和我們的地球差不多,但黑洞的質量非常大,是太陽的幾十上百倍,但體積和地球差不多!當這樣的兩個星體發生碰撞時,產生了巨大的引力波,就和我們往池塘裡,扔了一顆石子,產生了水波原理差不多。
  • 引力波是能量還是什麼?以什麼媒介作為傳遞?
    引力波是什麼?它的傳遞是以能量的方式還是其他方式傳遞的呢?向外傳遞的時候媒介是什麼呢?引力波和我們通常知道的光波、水波以及聲波、電磁波等等在本質上有什麼區別?不同類型的波相互交匯會產生怎樣的現象?如果星際穿越的話這些引力波對星際穿越的影響會有多大?引力場的範圍如何理解?
  • 人類首次「看見」引力波意味著什麼?
    新華社北京10月16日電 題:人類首次「看見」引力波意味著什麼?  新華社「中國網事」記者  國際天文界再次被引力波刷屏。多國科學家16日宣布,人類首次直接探測到雙中子星合併產生的引力波及其伴隨的電磁信號。中子星引力波怎麼探測?引力波解答了哪些疑問?還有哪些未解之謎?
  • 引力波是什麼?時間、光速、引力波,到底帶給時空什麼樣的神秘改變?
    牛頓也是一位偉大的科學家,但是牛頓最大的問題是沒有徹底的解決引力和時空之間的關係,他知識籠統的把引力解釋為一種無處不在的現象,而愛因斯坦的偉大之處是,他把引力研究到一個更高的層次,也就是引力波現象。因此引力波的出現,給整個宇宙變化,劃出一個偉大的藍圖。我們現在看到的宇宙,之所以膨脹是因為宇宙還處於一個發展階段,引力波對於宇宙的影響可以說還是比較小。
  • 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。
  • 在引力波的背後,宇宙發生了什麼?
    2015年9月,科學家們藉助雷射幹涉引力波天文臺第一次捕捉到微弱的引力波信號。引力波只有在宇宙中發生劇烈的能量爆發時才能產生,這種爆發顯然是超乎人們想像的。那麼究竟發生了什麼呢?比較合理的解釋是,13億年前,發生了黑洞合併!
  • 如何形象地介紹什麼是引力波?
    我們把鐵球猛地拿走,彈性床墊會迅速回彈,並振動一會兒,再比如在水中,用手指輕觸一下水面,會發現水波紋向四周蔓延,引力波可以形象地看成是這樣。無論是彈性床墊還是水面,那都只是壓力發生了變化,而引力波是咋回事呢,它是空間中質量分布的變化造成的時空曲率變化以波的形式向四周傳播,但還要滿足條件,如果是保持靜止或者做勻速直線運動,不會產生引力波,必須要質量分布發生變化才可以,另外,球對稱質量分布變化不會產生引力波。
  • 是什麼使得引力波創始人愛因斯坦不相信引力波的存在
    一提起引力波,相信大家都不會陌生,引力波是時空結構的漣漪。宇宙中移動的物體會產生引力波,就像是一艘船在湖面上航行會留下波紋一樣。遙遠宇宙中極其劇烈的災難事件,這些事件包括黑洞合併、中子星碰撞等,都會在時空結構中產生強烈的引力波,而且會傳播得非常遠。
  • 黑洞引力波到達地球,會發生什麼?
    2015年9月,來自這個古老宇宙事件的引力波最終襲擊了地球。幸運的是,引力波在如此遠的距離上減弱了。但是如果沒有那麼幸運呢?如果幾個黑洞相撞發生在太陽系中,我們還能生存嗎?如果地球被巨大的引力波撞擊,會發生什麼?是什麼引起了這些波動?怎樣才能發現它們?
  • 愛因斯坦預言的「引力波」被證實,它的發現意味著什麼?
    作者:文/犇犇奇思妙想早在1916年,愛因斯坦就基於廣義相對論預言了宇宙中存在引力波。那麼,什麼是引力波呢?它是指物體加速運動時產生的引力輻射。當大質量的天體發生碰撞,或者超新星爆發,亦或者兩個黑洞發生碰撞時,就會產生強大的引力波。也就是說,只有較大的天體發生宇宙極端事件時,才會發出較為容易探測的引力波。因此,長久以來,引力波仍然是一個推測。直到2016年,LIGO科學組織和Virgo團隊才利用高級探測器,首次探測到了雙黑洞合併時產生的引力波信號,也證實了愛因斯坦關於引力波預言的正確性。
  • 人類發現引力波,時空旅行成現實!7分鐘視頻讓你明白什麼是引力波
    7分鐘看明白什麼是引力波!此次新聞發布會中所提及的引力波事件,就得到黑洞的質量在合併之前是26個和39個太陽質量,合併之後是62個太陽質量(合併之前的兩個黑洞自旋參數值限制的並不是很好),合併後黑洞是一個克爾黑洞,其自旋參數值為0.67。你或許會有疑問,合併之後怎麼少了3個太陽質量,它跑到什麼地方去了?
  • 引力波是什麼東西?對人類有什麼影響?
    引力波是時空結構中的波紋,就像一艘船在平靜的海面上航行時留下的尾跡一樣,宇宙中移動的物體會產生引力波。在引力波的情況下,「飛船」是在遙遠的宇宙中發生的極其劇烈的災難性事件:黑洞合併、中子星碰撞、超新星。所有這些都會在時空結構中產生波,當波漣漪在宇宙中傳播時,會拉伸和擠壓它。
  • 引力波背景將帶來什麼?
    文/陳根引力波是發生在空間和時間極端結構中的扭曲,通常在黑洞和/或中子星之間的碰撞中產生。一個世紀前,愛因斯坦廣義相對論首次對這種波進行了預言,但直到2017年,它才被一項名為雷射幹涉儀引力波天文臺(LIGO)實驗的科學家首次直接探測到。首次探究到的引力波相當於一次猛烈而短暫的爆炸。
  • 雷射幹涉引力波探測器能看到引力波,其工作原理是什麼?
    處女座((Virgo))引力波探測器的鳥瞰圖,位於比薩(義大利)附近的卡西納。處女座((Virgo))引力波探測器是一個巨大的麥可遜雷射幹涉儀,臂長3公裡,與雙4公裡LIGO探測器相得益彰。這些探測器對距離的微小變化很敏感,這是特定頻率範圍內引力波振幅的函數。
  • 引力波與暗物質有什麼關係?若你相信引力波,那宇宙只有四個維度
    這是歷史上的第一次,他們檢測到了電磁波和引力波在同一個事件中——他們可以通過比較2種信號去做更多關於我們宇宙的發現。這個發現致使了雷射幹涉引力波天文臺的物理學家們得到了諾貝爾獎,並開創了多信使天文學的新紀元。現在,研究員們用這歷史事件去探測時空中四維空間以外的次元,從而揭示出我們宇宙可能比物理理論預測的要簡單的多。