浪漫小镇|引力波被科学界追捧,发现者获诺贝尔奖,有什么重大意义?


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引力波是本世纪证实存在的最重要科学事件 , 一度时期成为媒体热炒 , 弄得一些民科混子也趁机从中作乱 , 甚至有那么一个人宣称自己发现了引力波 , 是在荒唐可笑 。 看到许多网络朋友对引力波还是一知半解 , 今天我们就来普及一下引力波的常识 。

  • 引力波是什么
引力波是爱因斯坦100年前 , 在广义相对论中的一个预言 。 广义相对论认为 , 只要是非零质量的物体 , 都会导致时空弯曲 , 这种弯曲会形成一个向外无限延伸的“场” , 所有物体包括光都只能在这弯曲的时空中沿着短程线运动 , 时空弯曲的效果就是以引力的方式表现出来 。
这样 , 牛顿经典力学的万有引力理论就得到了一次质的升华 , 从根源上解释了引力是怎么来的 。 根据时空弯曲理论 , 任何物质 , 只要有质量而不管其大小 , 都会对周边时空造成弯曲 。
这些物质运动的变化 , 就会对周围时空造成扰动 , 形成像一块石头丢进水里那种一圈圈波纹 , 向远方扩散 , 这就是引力波 , 又叫时空涟漪 。
这种波不是瞬时传递的 , 而是以光速传播 。
那么既然在我们周围遍布物质 , 这些物质都在不停地运动和变化 , 就会造成引力波 , 那什么爱因斯坦的预言提出100多年来 , 科学家们穷尽各种办法 , 一直没有检测到引力波的存在呢?这是因为:
  • 引力波是十分微弱的波 , 很难检测到 。
引力是四种基本力中最小的力 , 引力常量只有6.67*10^-11N , 也就是两个1公斤物质质心距离1米时的引力值 。 引力的这种特点 , 导致小质量物体产生的引力波就很难探测出来 , 如我们两个人 , 或一架飞机、一座山的引力 , 我们根本无法感觉到 。
因此 , 并非是小天体不发出引力波 , 而是难以探测而已 。
上个世纪七十年代 , 美国麻省大学泰勒教授和他的学生赫尔斯 , 通过观察双中子星相互缠绕的现象 , 用爱因斯坦的理论精确精确计算出量颗中子星轨道变化 , 从而间接证实了引力波的存在 。 由此他们获得了1993年诺贝尔物理学奖 , 但引力波存在的直接证据一直没有得到 。
直到2016年2月11日 , 一组美国科学家宣布 , 他们探测到了引力波的存在 。 这个发现被科学界认为完成了爱因斯坦广义相对论预言中最后一块缺失的“拼图” 。 之前爱因斯坦广义相对论预言的光线弯曲、水星近日点进动、引力红移效应及引力透镜、黑洞、宇宙微博背景辐射等 , 都被一一证实 , 只缺了这一块 。