【学新知】什么是引力波? 它能让科幻成真吗?(3)

2016-02-15 13:46 千龙科技

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爱因斯坦广义相对论中有一个重要预言,如果大质量天体发生碰撞、超新星爆发等极端宇宙事件会产生强大的引力波 

爱因斯坦广义相对论中有一个重要预言,如果大质量天体发生碰撞、超新星爆发等极端宇宙事件会产生强大的引力波

【科普】

高冷的“引力波”到底是啥?

在英国剑桥大学大门口左边空荡的草坪上,矗立着一棵苹果树,这是为了纪念17世纪末物理学家牛顿在树下被落下的苹果砸头时,发现了伟大的万有引力。这个引力的精髓是由物体质量的存在所致。这在近两百多年里被奉为宇宙间的绝对真理。直到爱因斯坦分别于1905年和1915年发表了狭义相对论和广义相对论,对引力提出了一种完全颠覆的看法。

爱因斯坦认为,引力是因质量对于时空造成变形所致,如同石头丢进水里产生的波纹一样,而非质量之间的吸引。

打个比喻,如果将时空看成一张大橡胶膜,用小球代替天体,被放在橡胶膜上时,球的质量会把橡胶膜往下压。这时,如果在旁边再放一颗球,两颗球分别造成的“时空弯曲”会让它们逐渐滚向对方。当它们互相加速运动时,产生的“涟漪”就是引力波。宇宙中大质量天体的加速、碰撞和合并等事件都会形成强大的引力波。

简单来说,引力波是一种时空“涟漪”,如同石头被丢进水里产生的波纹,黑洞、中子星等天体在碰撞过程中都有可能产生引力波。一百年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。此前,广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实,但作为爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”,引力波因信号极其微弱,技术上很难测量,一直未被证实。

根据广义相对论,引力波是因为质量对于时空造成了变形所导致的,而并非质量之间的吸引。倘若把时空看作是海洋,宇宙中的天体类似于海洋中的生物。当海洋中的生物进行游动等各种动作时,海水受到影响会产生波动。

百年来,科学家们对引力波的探测未曾停歇,但举步维艰。直至上世纪70年代,曾有美国科学家在观测双星系统的过程中,发现引力波存在的间接证据,并因此获得1993年诺贝尔物理学奖。

在去年获得科幻小说大奖的《三体》里面,人类用来和三体星人抗衡的武器,就是引力波发射装置。基普·索恩的科普著作《星际穿越》,也讲述了人类在观测引力波时意外发现了虫洞的设定。

不过,加州理工学院物理系教授魏因施泰说,引力波离应用阶段还很远。现在谈“借助引力波时空旅行”之类的科幻设想还为时太早,利用引力波的宇宙通信也只是一种微弱的可能。

责任编辑:陈群(QT0001)