人類終可聆聽來自浩瀚宇宙的呢喃1

　　美國(guó)科學(xué)家11日宣布，人類首次直接探測(cè)到了引力波。這是人類第一次能夠“聽”到宇宙的“聲音”。而引力波是愛因斯坦廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”，至今已有百年歷史。

　　兩個(gè)黑洞合并信號(hào)首被探測(cè)

　　在一片嘈雜的背景噪音中，一聲“噗”的清脆聲響，如水滴落水，持續(xù)時(shí)間短暫得不到1秒，這正是由引力波轉(zhuǎn)化成的宇宙之聲。當(dāng)天在華盛頓召開的記者會(huì)上，美國(guó)“激光干涉引力波天文臺(tái)”（LIGO）科學(xué)家現(xiàn)場(chǎng)播放了來自宇宙的“聲音”。這個(gè)聲音源自于13億年前一個(gè)雙黑洞系統(tǒng)的合并。

　　美國(guó)加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院以及“激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）”的研究人員當(dāng)天在記者會(huì)宣布，他們利用LIGO探測(cè)器于2015年9月14日探測(cè)到來自于兩個(gè)黑洞合并的引力波信號(hào)。

　　據(jù)了解，LIGO探測(cè)器是美國(guó)分別在路易斯安那州利文斯頓市與華盛頓州小城漢福德市建造的兩個(gè)引力波探測(cè)器，不久前完成了改造升級(jí)，其探測(cè)靈敏度相比2010年提高了約10倍。

　　釋疑

　　1何為引力波？

　　據(jù)介紹，引力波是一種時(shí)空漣漪，如同石頭被丟進(jìn)水里產(chǎn)生的波紋一樣。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產(chǎn)生引力波。

　　100年前，愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在。廣義相對(duì)論的其他預(yù)言如光線的彎曲、水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)以及引力紅移效應(yīng)都已獲證實(shí)，唯有引力波一直徘徊在科學(xué)家的“視線”之外。

　　100年來，也不斷有實(shí)驗(yàn)聲稱直接探測(cè)到了引力波，并造成過全球轟動(dòng)效果，其中比較有名的案例包括20世紀(jì)60年代的韋伯實(shí)驗(yàn)，以及2014年的BICEP實(shí)驗(yàn)，但后來都被證明是烏龍。

　　2為何難捕獲？

　　引力波是非常弱的一種信號(hào)，弱到連愛因斯坦本人都曾懷疑能否建造足夠靈敏的探測(cè)器，探測(cè)引力波很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被視為“不可能完成的任務(wù)”。

　　20世紀(jì)90年代起，大型激光干涉儀引力波探測(cè)器開始在全球范圍內(nèi)興建。

　　該探測(cè)器LIGO擁有巨大的Ｌ形測(cè)量臂，每邊各有4000米長(zhǎng)，兩端設(shè)有反射鏡面。發(fā)出的一束激光沿著Ｌ形互相垂直的兩邊前進(jìn)并被來回反射。一般情況下，激光由于干涉而互相抵消，探測(cè)器接收不到光信號(hào)，但一旦引力波經(jīng)過，便會(huì)改變激光通過的距離，從而被觀測(cè)到。

　　3它有多重要？

　　包括中國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的多國(guó)科學(xué)家認(rèn)為，新發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的拼圖，讓現(xiàn)代物理學(xué)的根基更加堅(jiān)實(shí)，也意味著科學(xué)家抓住了揭開宇宙奧秘的“鑰匙”，有助于了解宇宙的起源和運(yùn)行機(jī)制。

　　南非夸祖魯-納塔爾大學(xué)的引力波研究專家馬寅哲說，天文學(xué)的發(fā)現(xiàn)幾百年以來主要靠電磁光譜的測(cè)量，射電、光學(xué)、紅外等從“看”的角度觀測(cè)宇宙，引力波的發(fā)現(xiàn)則從“聽”這一完全不同的角度進(jìn)行天文觀測(cè)，引力波天文學(xué)這一學(xué)科的大門徹底被打開。引力波將成為探測(cè)黑洞質(zhì)量、測(cè)量宇宙距離等問題的新窗口。

　　4對(duì)人啥影響？

　　LIGO科學(xué)合作組織的研究成員、加州理工學(xué)院物理學(xué)教授陳雁北認(rèn)為，引力波攜帶的能量很大，但實(shí)際對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生的作用卻十分微弱，這也是探測(cè)它很困難的原因。如果把引力波在地面附近的能量流單位時(shí)間和面積算一算，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它不能挪動(dòng)電荷，所以作用很微弱。

　　“如果把時(shí)空類比為彈簧，那么一定是一個(gè)很硬很硬的彈簧，用很大的能量才能壓動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)?！标愌惚闭f，如果某人站在引力波波源附近，而引力波向此人正面襲來，從理論上說人會(huì)變得矮胖，再抻長(zhǎng)，再變矮胖……如此反復(fù)，但實(shí)際上在地面是很難探測(cè)到引力波的。