點(diǎn)擊視頻3分鐘看懂引力波

當(dāng)?shù)貢r(shí)間11日，激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）執(zhí)行主任瑞慈宣布，LIGO第一次成功檢測(cè)到了引力波。物理學(xué)家霍金表示，檢測(cè)到引力波，標(biāo)志著人類(lèi)第一次觀測(cè)到黑洞的融合，這是天文學(xué)中革命性的發(fā)現(xiàn)。

引力波什么來(lái)頭，這么厲害？

引力波是指加速中的質(zhì)量在時(shí)空中產(chǎn)生的波動(dòng)，也被稱(chēng)為時(shí)空的“漣漪”。愛(ài)因斯坦1916年在廣義相對(duì)論中就提出，引力是由于質(zhì)量所引發(fā)的時(shí)空扭曲所造成的，任何有質(zhì)量的物體加速運(yùn)動(dòng)都會(huì)對(duì)周?chē)臅r(shí)空產(chǎn)生影響，其作用形式就是引力波。

愛(ài)因斯坦在闡述引力時(shí)稱(chēng)，時(shí)空命令物質(zhì)如何運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)則引導(dǎo)時(shí)空如何彎曲，而引力波就是時(shí)空改變的數(shù)學(xué)解。不過(guò)愛(ài)因斯坦同時(shí)斷言，由于這個(gè)變化非常微小，引力波根本無(wú)法被探測(cè)到。如今，100年過(guò)去了，這個(gè)愛(ài)因斯坦最重要卻一直未被證實(shí)的預(yù)言終于成為現(xiàn)實(shí)。

不過(guò)，正如愛(ài)因斯坦所斷言的那樣，引力波在經(jīng)過(guò)地球時(shí)，僅僅耗散10到17焦耳的能量，和宇宙中其他能量相比，的確可以說(shuō)是微不足道。

那么微小的能量，是怎么被探測(cè)到的？

根據(jù)LIGO公布的信息來(lái)看，引力波信號(hào)首先由被稱(chēng)為“低延遲搜尋方法”的手段識(shí)別出來(lái)，該技術(shù)可以在不對(duì)信號(hào)博進(jìn)行細(xì)節(jié)識(shí)別的情況下快速判斷出引力波信號(hào)的特征，并向科學(xué)家發(fā)出報(bào)告。從搜尋、識(shí)別、數(shù)據(jù)下載到最后的發(fā)送報(bào)告，前后耗時(shí)不超過(guò)3分鐘。

在接到這一初步分析數(shù)據(jù)后，研究人員會(huì)將其與數(shù)據(jù)庫(kù)中大量的理論波形進(jìn)行對(duì)比，這一過(guò)程也被稱(chēng)為“匹配濾波”，為的是找出吻合度最好的波形。研究人員表示，他們檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)完全吻合。

當(dāng)然，LIGO擁有的先進(jìn)設(shè)備和獨(dú)立而又偏遠(yuǎn)的天文臺(tái)也為此次發(fā)現(xiàn)奠定了不可或缺的基礎(chǔ)。

事實(shí)上，5個(gè)月前，LIGO就第一次捕捉到引力波信號(hào)，他們將其命名為GW150914，根據(jù)科學(xué)家的推測(cè)，GW150914發(fā)出的引力波輻射功率可能比整個(gè)可觀測(cè)宇宙中所有恒星和星系的光度加在一起的總和還要多出10倍。

說(shuō)到底，科學(xué)家要用這個(gè)引力波做什么？

首先，引力波的發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)有的理論提供了更充分的依據(jù)，尤其是宇宙大爆炸的學(xué)說(shuō)。大爆炸后的宇宙是如何最終呈現(xiàn)出溫度、尺度上的均勻分布一直是科學(xué)家無(wú)法解釋的問(wèn)題，而如今引力波的發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家有理由相信，大爆炸后的宇宙經(jīng)歷了另一次劇烈膨脹，使得空間一下子增多，最終形成了我們所看到的簡(jiǎn)單狀態(tài)的宇宙。

其次，檢測(cè)到引力波，將會(huì)為人類(lèi)提供一個(gè)全新的觀察宇宙的視角，外太空那些未知的秘密或許已經(jīng)近在眼前。