让物理世界沸腾的引力波
时间：2022-07-02 来源： 作者：[db:作者] 浏览次数：
2016年2月12日，全世界物理学界沸腾了——年前就已经预言的引力波，终于被探测到了！
作为普通大众，我们在被各种社交媒体刷屏的“引力波”洗脑的同时，却很少有人知道：引力波到底是什么？为什么要一百年才能检测出来？能给世界带来什么？
宇宙蹦床
很多人听说过爱因斯坦的广义相对论，但不知道里面说了什么。事实上，广义相对论的许多推论都超出了人们的直觉。比如这个——重力的定义。
在广义相对论中，引力被解释为时空的曲率。
“什么是时空扭曲？”我相信大多数人听说后都会有这种反应。意思是我们平时感知的空间看起来是平的，但在真实情况下，就像在哈哈镜里一样是弯曲的。这种弯曲是由物质引起的。质量越大，弯曲越大。
我们可以把宇宙想象成一个蹦床，蹦床是平的，没有任何干扰。但是当有质量的东西出现时，比如一个鸡蛋，一个来游乐场的小孩，或者一个像地球一样的怪物，它就会变得弯曲。
这种弯曲，对于3354人类这种生活在蹦床上的微小生物来说，一个是因为我们随着蹦床一起弯曲，另一个是弯曲小到我们根本感觉不到。
但是如果这个大质量的物体发生变化，——个鸡蛋被吃掉，小孩跳走，或者地球爆炸，——个蹦床就会开始振动，这个振动就是引力波。当然，我们感觉不到它和它一起振动。
用指南针测量宇宙
对于不喜欢被地震打扰睡眠的人来说，感受不到宇宙的震动是多么幸福的事。
但是物理学家不这么认为。他们迫切需要感受到震动，以证明自己真的了解宇宙。他们还希望通过对振动的研究来更多地了解宇宙。于是，他们发明了世界上最大最贵的3354罗盘，可能也差不多，但他们称之为迈克尔逊干涉仪或LIGO。
在新年第五天带来引力波消息的LIGO不像财神。相反，这个由美国国家科学基金会(NSF)资助的项目，前后花费了数十亿美元。
LIGO的原则是什么？假设我们有两个短跑运动员，他们在任何情况下都以相同的速度奔跑。那么，如果跑道受到引力波的干扰，长度发生变化，3354，就像蹦床表面会因受力而向一个方向拉伸一样，他们的奔跑时间会与LIGO的两条腿略有差异。由此可知，时空确实在晃动。
然而，事情并没有那么简单。
第一，震动太小。可能4000米只有0.00000000000001米(数了一下，小数点后应该有17个零)会变化。虽然指南针腿已经很长了，但也只能勉强让我们感受到两边“运动员”的区别，那就是激光返回速度。
其次，不能让跺脚、打喷嚏、地震等干扰影响我们的观察，要用各种装置保持腿部稳定。与此同时，我们还要在很远的地方建造另一个探测器。如果两者都有晃动，我们就知道这不是研究人员在绝望中掀桌子造成的。
物理学家在地球上建造了很多探测器，这次成功探测的LIGO在美洲东西海岸都有探测基地。
1991年，麻省理工学院和加州理工学院在美国国家科学基金会(NSF)的资助下，开始合作建设激光干涉引力波天文台(LIGO)。然而，LIGO建成后起初什么也没做。经过几次昂贵的改造，LIGO终于带来了好消息。
引力波能带来什么？
对于公众来说，可能会质疑教育者会计算能建多少学校，穷国会计算能买多少粮食等等。——探索引力波有什么意义？
但对于疯狂的物理学家来说，他们会觉得不仅值回票价，还像免费一样。
爱因斯坦听到这个消息当然会很高兴，因为这证明他的脑袋不像普通人类，又对了。人们花了很多钱，努力了几十年，终于看到他猜到的东西。但是其他物理学家呢？对他们来说，这种温柔的震撼胜过《美人鱼》1《星球大战》所有的电影甚至人类的历史，因为它的情节就是宇宙诞生的画面。
从小我们就被告知，最著名的猜想，——，是宇宙诞生于爆炸。这意味着，在时空的开端，这个大蹦床的振动最剧烈。引力波可以还原这个振动——是否存在，有多大等等。
引力波还可以让我们知道看不见的空间里正在发生什么。根据科学家的说法，这种引力波是由我们看不见的超大黑洞的变化引起的，它离我们很远。
如果你是《三体》的粉丝，你可以理解，如果一个文明被遥远星系的更高阶文明毁灭，我们可以第一时间通过引力波知道。
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