【学新知】什么是引力波? 它能让科幻成真吗?(5)

2016-02-15 13:46 千龙科技

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LIGO探测到双黑洞碰撞产生的引力波,打开了一扇观察宇宙的新窗口(示意图)。

【释疑】

发现引力波有多重要? 

包括中国科学家在内的多国科学家认为,新发现不仅填补了广义相对论实验验证中最后一块缺失的拼图,让现代物理学的根基更加坚实,也意味着科学家抓住了揭开宇宙奥秘的“钥匙”,有助于了解宇宙的起源和运行机制。

南非夸祖鲁·纳塔尔大学的引力波研究专家马寅哲说,天文学的发现几百年以来主要靠电磁光谱的测量,射电、光学、红外、X射线等天文观测手段均是在收集光,靠“看”观测宇宙。引力波的发现则将从“听”这一完全不同的角度进行天文观测,引力波天文学这一学科的大门彻底被打开。引力波将成为检验爱因斯坦相对论、探测黑洞质量、测量宇宙距离等基本问题的新窗口。

引力波是一种声音或乐器?

科学家认为,探测微弱的引力波,如同在一个喧闹的聚会上辨别一首歌。人类探测到引力波,正如一个失聪的人突然获得听觉,从此获得感知世界的全新方式。

但是,引力波是一种“声音”吗?宇宙以光的形式向人类传递了太多信息,如今引力波在时空中向我们传递着类似声音般的新信息。加州理工学院物理系教授艾伦·魏因施泰说:“这正如在时间和空间中演奏的乐曲,是由黑洞用力拨动的吉他琴弦。这只是交响乐的开始,而非结束。”

“我们愿意把它称为一种声音,但引力波并不是声音,”魏因施泰解释说,声音以音速在空气中传播,而引力波则是以光速传播,可以在真空中传播。两者都是一种震动,但引力波是一种全新的震动方式。LIGO天文台将探测器连接到扩音器,从而“听到”引力波的声音。

当引力波向你袭来会怎样?

加州理工学院物理学教授陈雁北陈雁北教授说,引力波携带的能量很大,但实际对物质产生的作用却十分微弱,这也是探测它很困难的原因。如果把引力波在地面附近的能量流单位时间和面积算一算,就会发现它不能挪动电荷,所以作用很微弱。

“如果把时空类比为弹簧,那么一定是一个很硬很硬的弹簧,用很大的能量才能压动一点点。”陈雁北说。

如果某人站在引力波波源附近,而引力波向此人正面袭来,从理论上说人会变得矮胖,再抻长,再变矮胖……如此反复,但实际上在地面是很难探测到引力波的。

引力波能让科幻成真吗?

能否借助引力波实现星际航行、时空穿越或者星际通信呢?

陈雁北教授说,引力波非常微弱,因此很难发射可以被接收和探测的引力波。从理论上讲,有可能向一个正在合并的双黑洞发射一个叠加的引力波,可望产生一种引力波放大效果,但实际上不太可能实现。此外,由于引力波本身造成的时空弯曲是很小的,所以借助引力波“穿越时空、回到过往”并不现实。

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)