自我鑒別、理性評(píng)論、切勿迷信這幾天我認(rèn)為最具爆炸性的新聞不是印度撤出了中國(guó)洞朗地區(qū),而是:LIGO 科學(xué)團(tuán)隊(duì)宣布探測(cè)到引力波?。?!這意味著太多太多太多~~當(dāng)師太看到這個(gè)新聞的時(shí)候差點(diǎn)哭出來(lái)啊~~ 醞釀了好幾天,碼了這篇文章來(lái)說(shuō)說(shuō)這個(gè)引力波為何如此重要。可能會(huì)有很多疏漏的地方,希望大家多多指正~~ 為了解釋為這么這個(gè)發(fā)現(xiàn)如此重要,我們需要知道幾個(gè)點(diǎn): 一,什么是引力波: 1915年的時(shí)候不得了的愛(ài)因斯坦提了出現(xiàn)在廣為人知的:廣義相對(duì)論。這個(gè)描述“時(shí)空和物質(zhì)”理論在很多地方受到科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。人們?cè)诖_鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)下,一次又一次的被這個(gè)偉大理論的深刻與正確而震驚! 這好比是這樣一種感受:“啊~你們說(shuō)這個(gè)世界和這個(gè)宇宙這這樣的那樣的,太不可思議了吧!和我體會(huì)到的感覺(jué)完全不一樣?。∧銈兛隙ㄏ钩?,我根本不信!” 然后廣義相對(duì)論在各個(gè)方面被科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí),啪啪啪啪的打了絕大部分人類的臉之后,人們的感受慢慢地開始改變,慢慢接受這個(gè)事實(shí):我們這個(gè)世界和我們本來(lái)認(rèn)為的不一樣。人們也漸漸體會(huì)到原來(lái)這個(gè)世界比我們本來(lái)以為的地深刻的多,而人類的確是渺小到可以被整個(gè)宇宙所忽略! 廣義相對(duì)論的正確性已經(jīng)毋庸置疑,但是作為廣義相對(duì)論的一個(gè)重要預(yù)言——引力波,卻遲遲沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。甚至愛(ài)因斯坦自己都開始懷疑自己的這個(gè)理論到底對(duì)不對(duì),一度上奏自己的頭兒想撤了這個(gè)想法,幸好被愛(ài)因斯坦的頭兒攔下了。 那么把廣義相對(duì)論作為人類科學(xué)圣經(jīng)的科學(xué)家們上火了,他們堅(jiān)信,引力波是一定存在的,為了探測(cè)到這個(gè)引力波,幾代科學(xué)家們做出了很多嘗試和努力(具體可以百度)。那么這個(gè)神秘的引力波,到底是啥玩意呢???!?。?! 用最簡(jiǎn)單的一句話來(lái)描述,引力波是“時(shí)空的漣漪”。 相信有不少盆友對(duì)廣義相對(duì)論不是很了解。來(lái),不慌~這里你花幾分鐘就可以“學(xué)會(huì)”廣義相對(duì)論,然后有了理論的武裝,你就可以輕松理解本文里的很多事情了。 要理解廣義相對(duì)論,你只需要知道兩句話,第一句相信大家都聽說(shuō)過(guò): 1空間三維+時(shí)間一維,這樣時(shí)空就是四維。時(shí)空就是時(shí)間加空間,是一個(gè)整體。 比如:你現(xiàn)在(時(shí)間)就處在一個(gè)時(shí)空里。因?yàn)?,此時(shí)此刻(時(shí)間),你一定在某個(gè)地方(空間)讀這句話。 同樣,人們的宇宙也是時(shí)間加空間,所以人類眼中的宇宙就是四維時(shí)空。 第二句話就厲害了啊!大家看到后就知道廣義相對(duì)論講得是什么了! 2:時(shí)空告訴物質(zhì)如何運(yùn)動(dòng); 物質(zhì)告訴時(shí)空如何彎曲! (原文:spacetime tells matter how to move; matter tells spacetime how to curve) 廣義相對(duì)論就是具體說(shuō)了時(shí)空是告訴物質(zhì)怎么運(yùn)動(dòng)~以及~物質(zhì)是讓時(shí)空怎么彎曲的這么一個(gè)理論。 這樣也隱含了這么個(gè)意思:物質(zhì)(有質(zhì)量的東西,可能是能量,因?yàn)槟芰恳灿匈|(zhì)量)如何在它的時(shí)空里運(yùn)動(dòng),取決于它所處的時(shí)空性質(zhì)。 另一方面,只要有物質(zhì)存在的時(shí)空,就會(huì)彎曲。彎曲程度、怎么彎曲,取決于它肚子里的物質(zhì)質(zhì)量大小以及分布。 看,其實(shí)不用管那些煩人的數(shù)學(xué)公式,我們也可以從根本上理解這門“深刻”的理論對(duì)嗎?好的,大家既然已經(jīng)理解相對(duì)論了,那現(xiàn)在就可很輕松地理解引力波了~^^~ 然后根據(jù)愛(ài)因斯坦自己說(shuō)的,我們把時(shí)空想象成一個(gè)湖面. 球球讓湖面凹陷,彎曲。如果球是靜止的,那么對(duì)湖面的影響就是靜止的。如果球是運(yùn)動(dòng)的,那么湖面會(huì)起一陣陣漣漪,質(zhì)量越大,運(yùn)動(dòng)越快,漣漪越大,這就是引力波。 兩個(gè)黑洞繞著跳舞會(huì)產(chǎn)生引力波,兩個(gè)人繞著跳舞也會(huì)產(chǎn)生引力波,只不過(guò)引力波非常非常非常?。ň唧w小到什么程度,請(qǐng)百度,都是數(shù)學(xué)公式,在此不表了。反正就是特別特別難,以人類現(xiàn)有的科學(xué)水平特別特別特別難檢測(cè)到就對(duì)了。)很難探測(cè)到,只有大質(zhì)量的物體才有可能探測(cè)到,兩個(gè)人產(chǎn)生的引力波就實(shí)際上是沒(méi)法探測(cè)到的了。 所以看完這個(gè)文章之后,在club單身的你看到一對(duì)對(duì)的在舞池跳舞情侶的時(shí)候,你可以這樣講: 那么,這次科學(xué)家們檢測(cè)到的引力波就是從觀察了很多年的兩個(gè)質(zhì)量巨大的黑洞中來(lái)的。 我們由上面的論述得到探測(cè)到引力波的條件: (1) 兩個(gè)非常非常大的球; (2) 他們繞著非常非常快地運(yùn)動(dòng); (3) 用比較牛逼的探測(cè)方法。 這次我們探測(cè)到的是什么呢? 一個(gè)球球是29倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。66666666~ 一個(gè)球球是36倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。666666666~ 他們靠近,碰撞,并合成為了62倍太陽(yáng)質(zhì)量的下圖一樣的玩意兒。滿足了前兩個(gè)條件。 但是小學(xué)數(shù)學(xué)老師告訴我們,36+29=65,剩下的3倍太陽(yáng)質(zhì)量去哪兒了呢?以引力波的形式輻射出來(lái)了。所以才被人類檢測(cè)到了,這里就需要第三個(gè)條件的成立了。經(jīng)過(guò)科學(xué)家們孜孜不倦的努力,終于完成了相對(duì)高級(jí)的探測(cè)器械,工作原理如圖: 盆友們:水面是時(shí)空的話,那水波就是引力波!不要把引力波理解成引力的波,引力波的本質(zhì)是時(shí)空的漣漪,是時(shí)空的波動(dòng)!我一直都覺(jué)得,越深刻的東西,越是那么平易近人、那么容易理解。 ps:這倆黑洞的融合,非常完美的解釋了什么是愛(ài)情:彼此獨(dú)立完整又可以相互融合,并且產(chǎn)生不得了的引力波,讓別人羨慕嫉妒恨~~(開玩笑的~~哈哈) 一個(gè)我不準(zhǔn)備解釋的結(jié)論是:當(dāng)引力波穿行時(shí),它會(huì)拉伸或者積壓任何途中遇到的物體(因?yàn)槲也皇菍I(yè)的,而且懶)。 總之,這個(gè)拉伸或者壓縮都是非常微小的,最多大概只有10的負(fù)21次方,我們用普通的尺子肯定無(wú)法探測(cè)到,所以我們得用“光速”這把尺子,所以科學(xué)家們選擇用“激光”來(lái)探測(cè)。 大家意思意思地看一下這張激動(dòng)人心的圖。 二,那么,我們探測(cè)出引力波的意義相當(dāng)于什么呢? 就好比我們地球,是一個(gè)一生都聽力失聰?shù)娜?,這一刻終于聽到宇宙說(shuō)話了!是一個(gè)一生都瞎的人,這一刻終于看見(jiàn)宇宙了! 引力波的發(fā)現(xiàn)對(duì)于物理、對(duì)于我們加深對(duì)這個(gè)宇宙起源、這個(gè)時(shí)空本質(zhì)的理解是非常非常重要的。 它的初衷可能只是驗(yàn)證、或者否定相對(duì)論的正確性,但是他的物理意義是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)。 毫不夸張地說(shuō),未來(lái)由引力波探測(cè)帶來(lái)的新的發(fā)現(xiàn),拿20個(gè)諾貝爾都輕輕松松。引力波對(duì)物理各個(gè)方面的意義,能讓美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家愿意花幾十億美元(甚至上百億),去研究、去探測(cè)一個(gè)看似和我們生活沒(méi)什么關(guān)系的東西。中國(guó)也正在抓緊步調(diào)加入了引力波的探索,各位對(duì)天文學(xué)、天體物理學(xué)等等感興趣的孩子,不妨關(guān)注下國(guó)內(nèi)的“天琴計(jì)劃”,或許有機(jī)會(huì)加入這個(gè)特別具有紀(jì)念意義的的時(shí)刻去做一些貢獻(xiàn),留名青史也不是不可能啊~~ 但是,我很想從另外一個(gè)角度來(lái)說(shuō)它的意義,我想講一個(gè)激動(dòng)人心的故事,一個(gè)你我都參與其中的故事,一個(gè)我們這代人都值得驕傲的故事!! 恩,引力波的意義這件事情,我想還是得從138億年前說(shuō)起,138億年前,那一團(tuán)體積有限(可以想象成網(wǎng)球大?。芏葴囟葮O高的“東西”爆炸了。這絕對(duì)是宇宙有史以來(lái)最重要的一件事情,因?yàn)檫@次爆炸,不僅誕生了你和我,還產(chǎn)生了時(shí)間和空間。大爆炸的那一刻,宇宙,誕生了! 大爆炸之后的整個(gè)宇宙是還是一片漆黑。隨著宇宙越來(lái)越大,溫度迅速降低,直到38萬(wàn)年后,溫度終于低到一定程度,光子開始退耦。宇宙的第一縷光誕生了! 簡(jiǎn)單的捋一捋: 138億年前:第一縷光; 45億年前:地球誕生; 36億年前:地球生命誕生; 5.3億年前:有眼睛的奇蝦終于可以看到存在了一百億年的光; 那個(gè)時(shí)代的生物,從某種角度上來(lái)說(shuō),是值得驕傲的!他們作為第一批地球生物,看到了那溫暖明媚的——光!從此,視覺(jué)成為了許多生物,包括人類的最重要的感覺(jué)之一。所以,神說(shuō):要有光! 讓我們回到物理,回到時(shí)空,回到引力波當(dāng)中來(lái)。 引力波用粒子的角度去理解就是引力子,和光子的理解方式類似。但是不同于光子在宇宙38萬(wàn)年誕生后才產(chǎn)生,引力子早在宇宙大爆炸之后僅僅0.0000....0001(里面35個(gè)0)秒就先退耦了,存在于這個(gè)宇宙中,這也被稱為原初引力波(這個(gè)名字暫時(shí)存疑,有點(diǎn)標(biāo)題黨)。 之后的一百多億年的時(shí)間里,除了那些原初引力波,宇宙中任何物體只要運(yùn)動(dòng),都會(huì)輻射引力波。兩個(gè)黑洞共舞會(huì)釋放引力波,超新星爆發(fā)會(huì)釋放引力波,月亮繞著地球會(huì)釋放引力波,悟空揮動(dòng)起金箍棒來(lái)也會(huì)釋放引力波,你在路上和心儀的妹子、小哥擦肩而過(guò)時(shí)候,除了你的砰然心動(dòng),你,還是在釋放著你的引力波。 重點(diǎn)來(lái)了:引力波就是另一種光,這種“光”的本質(zhì)是時(shí)空的波動(dòng),但是還是可以把它理解成除了電磁波(光)之外的令一種光?。?! 你看神說(shuō):要有光。 于是奇蝦在133億年后看到了第一種光。 138億年后的今天,我們看到了第二種光! 所以這絕對(duì)是繼奇蝦同志之后五億年以來(lái)最重要的時(shí)代!一個(gè)屬于當(dāng)下全人類的最重要的時(shí)代! 作為恰巧生處于這個(gè)時(shí)代的每一個(gè)人,都應(yīng)該為這個(gè)時(shí)代而驕傲! 為人類而驕傲! 為地球生命而驕傲! 這個(gè)時(shí)代的地球人類,代表著地球生命,可以驕傲地宣布:我們不再失明,我們看到了,我們看到了那第二種光! 宇宙的第一縷光便是宇宙微波背景輻射(CMB) 具體+簡(jiǎn)化來(lái)講還有以下意義: 1. 人類將以一種全新的方式來(lái)探索宇宙,我們從用眼睛看,變成用望遠(yuǎn)鏡看,那些都是光波,現(xiàn)在我們可以用引力波看。 2,我們可以用引力波觀測(cè)用電磁波沒(méi)法看到的黑洞,還有占了宇宙質(zhì)量95.1%的暗物質(zhì)和暗能量(你不需要知道這是啥),等等等等~~~~ 3, 引力是一種可以跨越不同維度的力(這個(gè)我也不打算解釋了),通過(guò)研究引力波,或許有朝一日我們可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行噢!穿越噢!大家開不開心?驚不驚喜意不意外? 4,還有好多我懶得講了。 |
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來(lái)自: 火神求火 > 《科學(xué)知識(shí)》