正在阅读: 十万个为什么丨为什么要搜索引力波

十万个为什么丨为什么要搜索引力波

2018-09-14 09:40来源:科普中国网

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  作者:李良

  2015年9月14日,人类首次直接探测到了引力波。那么,为什么要搜索引力波呢?

  引力是物质世界的一种客观属性。牛顿以精确的数学形式表述的万有引力定律,是人类对引力认识的第一座里程碑。后来,由于牛顿引力理论对解释一些天体物理问题遇到了困难,爱因斯坦于1916年提出了著名的广义相对论,其中预言,宇宙中存在着引力波。

  什么是引力波呢?一般说来,引力波即引力的波动,它与引力的强弱变化有关。引力波由加速运行的物体所产生,其传播速度等于光速,并且在时间—空间的结构中引起波动。它与电磁波、声波和水波不同,宇宙间所有物质都会受到引力波所造成的变形。在理论上,任何运动的物质都会产生引力波。

  如果你把一只台球悬挂起来,使它像打秋千似的荡来荡去。当它荡到比较靠近你时,其引力作用比离你较远时更为大些,就形成引力波。换句话说,球的摆动,使它的引力发生一种像波那样起伏的变化。实际上,这种波的强度是极其微弱的。要产生较强的引力波,物体的质量必须较大。所以说,只有巨大的恒星坍缩或爆炸时所产生的引力波才可能被测到。

  在爱因斯坦预言引力波存在之后的许多年中,科学家做了不少实验来搜寻引力波。美国马里兰大学的韦伯教授,是第一个从20世纪50年代开始就认真进行引力波测定工作的。韦伯把一个大铝桶悬在真空室内,使之冷却到接近绝对零度(约-273℃),然后测定来自太空的引力波穿过铝桶时所引起的微小膨胀和收缩。后来,国际上不少研究者都效法韦伯研究引力波。遗憾的是,人们始终未能搜寻到引力波。这是因为引力效应的极端微弱,使得处理引力的一些技术问题困难重重。

  1974年10月,在波多黎各的阿雷西博天文台,美国科学家泰勒等人应用世界上最大的射电望远镜,发现了一颗脉冲星——PSR1913+16。这颗距地球16000光年的星,竟以300千米/秒的高速与一个黑暗的伴星互绕转动,但其转动周期在4年中缩短了0.4亳秒(即每年缩短0.1毫秒)。这意味着它的能量由于不断地辐射引力波而在逐渐地损耗。他们把观测值与根据广义相对论理论的计算值相比较,发现符合得很好。由此,间接地证明这颗脉冲星在辐射引力波。4年之后,泰勒在国际天体物理学大会上宣布了这一观测结果,当即在科学界引起了轰动。

  科学家一旦测到了引力波,并能进行常规测定,将会为人们提供第一次(也是最好的)机会来研究恒星发展中和黑洞的中心处所发生的巨大变动。有人设想,由于引力波不会被屏蔽,可以利用它作穿透地球的通信联系。引力波将成为宇宙的“电视”波,在宇宙中的每一件大事都会作为一个节目而被播放出来。但是,利用引力波的研究,很可能解开许多现在用光学望远镜和射电望远镜所难以揭示的宇宙之谜。总之,如果能观测到引力波,将使现代物理学进入崭新的境界,也将为观测宇宙打开一扇新的窗户。这扇窗户可以说是有史以来人或机器所窥视过的最清晰透明的窗户。

[责编:张佳兴]

阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 巴新加强安保 迎接APEC峰会

  • 小小山楂片 铺就致富路

独家策划

推荐阅读
11月16日,来自60多个国家的计量科学家将汇聚在法国凡尔赛,共同见证对“修订国际单位制”的1号决议进行的表决,届时,7个基本单位中的4个或将改由物理常数重新定义。
2018-11-15 09:15
日前,国家卫健委印发《互联网诊疗管理办法(试行)》《互联网医院管理办法(试行)》《远程医疗服务管理规范(试行)》三个文件,被业界认为“靴子”终于落地。就像网购让更少的人去商场,互联网+医疗也希望让更少的人去医院,同时让不同的患者去对医院、找对医生。
2018-11-15 09:14
在北京一家IT公司上班的王骁最大的业余爱好是网络追剧,从早期追美剧到后来追英剧,直到最近迷上了国产剧。据中国网络视听节目服务协会发布的报告估算,2017年中国网络视频付费会员总数超过1.7亿。
2018-11-15 09:14
中国传统戏曲源远流长,千百年来一直是广大群众文化生活中不可或缺的重要组成部分。
2018-11-15 09:14
安全专家表示,“羊毛党”带来的危害是双向的,一方面企业付出了真金白银却丧失了真正的用户;另一方面,用户体验遭到很大破坏。除了“羊毛党”外,“寄生”在网页上的挖矿木马,也拖慢了消费者抢购的节奏。
2018-11-15 09:14
肺癌是当前中国面临的头号肿瘤威胁,有数据显示,我国每年有59万人死于肺癌。体检结果显示:共发现肺小结节(3mm以上肺内病灶)者660例,占50.00%的体检人群,并诊断出10例肺癌,其中早期9例,晚期1例。
2018-11-15 09:14
14日是“伟大的变革——庆祝改革开放40周年大型展览”向公众开放的首日,国家博物馆外寒意袭人,馆内却温暖如春,吸引了3万多名观众参观。”  在“勇攀科技高峰”单元,展览工作人员、科技部中国国际核聚变能源计划执行中心高工单子津说:“世上无难事,只要肯登攀。
2018-11-15 09:13
11月14日,亚太空间合作组织成立十周年高层论坛在北京举行。
2018-11-15 09:11
近日,中国科学院动物研究所、美国埃默里大学医学院、中国科学院干细胞与再生医学创新研究院、中国科学院大学、美国圣裘德儿童研究医院、东南大学等机构合作,首次提供了miR-137缺失导致精神疾病的在体实验证据。
2018-11-15 09:11
2018年1月28日“华龙一号”全球首堆压力容器成功吊入反应堆,意味着我国核电设备设计、制造技术水平已步入世界前列。
2018-11-15 09:10
11月14日下午,大型环形正负电子对撞机(CEPC)研究工作组正式发布了CEPC的《概念设计报告》。阮曼奇介绍,在为期十年的实验计划中, CEPC将生产超过100万个希格斯粒子,此外还将生产一亿个W玻色子和近1万亿个Z玻色子。
2018-11-15 09:10
近日,中外专家在对陕西汉中天坑群进行的一次科学考察中,在汉中的岩溶地下水调查中发现剑齿象化石。此次发现的剑齿象化石是继20世纪80年代在汉中盆地初次发现剑齿象化石之后,再次发现此类化石,也是首次在汉中天坑群溶洞中发现剑齿象化石。
2018-11-15 09:08
这是国际顶级杂志Science和世界顶尖学府MIT首次正面引用报道《半导体学报》上的原创性论文,表明了我国科技工作者在二维材料领域的原始创新能力以及《半导体学报》在国际学术界越来越重要的国际影响力。
2018-11-15 09:09
德国研究基金会日前批准柏林沙里泰大学医院新设博士研究生项目——“计算机癌症学-癌症个性化治疗的计算机方法”,目标是培养能够用计算机研究方法从事癌症研究的专业人才。
2018-11-15 09:09
来自巴西亚马孙河流域的苏瑞人携带着澳大拉西亚血统的痕迹,现在证实其祖先是在10400年前到达南美洲的。实际上,“人类在美洲的定居过程是非常复杂的”,《科学》论文第一作者、丹麦哥本哈根大学地质遗传学研究中心的Jos Vctor Moreno Mayar告诉记者。
2018-11-15 09:09
“越来越舒适的安乐窝中,人们对太空渐渐失去了兴趣。他郑重提醒:“当人工智能拥有超过人类的智力时,想象力也许是我们对于它们所拥有的惟一优势。”  短短数语,透露着的虽是一个科幻作家的忧虑,但所指向的议题却足以引起全人类的思考。
2018-11-15 09:09
11月14日下午,大型环形正负电子对撞机(CEPC)研究工作组正式发布了CEPC的《概念设计报告》。阮曼奇介绍,在为期十年的实验计划中, CEPC将生产超过100万个希格斯粒子,此外还将生产一亿个W玻色子和近1万亿个Z玻色子。
2018-11-15 09:08
近日,在自然资源部中国地质调查局组织中外专家对汉中天坑群的再一次科学考察中,在陕西汉中的岩溶地下水调查中发现剑齿象化石。
2018-11-14 17:26
题:北京生命科学研究所所长王晓东:在中国也能做世界一流科研 一路追求卓越,王晓东一直希望在中国做出影响世界的科学发现,“科学家以身作则,在中国也能做世界一流的科研”。
2018-11-14 08:54
据俄罗斯卫星网13日报道,生物学家在巴西发现数十种新的沙门氏菌菌株,这些菌株对大多数常用的抗生素具有耐药性。目前,超过一半的巴西沙门氏菌菌株已不受磺胺类药物和链霉毒影响,还有三分之一对四环素和庆大霉素没有反应,7%开始对抗被称为“抗生素最后希望”的头孢菌素的作用。
2018-11-14 08:58
加载更多