法媒探究引力波觀測台：全球最精密儀器

2016-02-14 14:06:14 來源：參考消息網 責任編輯：朱方雨

核心提示：引力波探測儀「就是一台將太空中的波動轉變為電子信號的大型儀器」。



點擊圖片進入下一頁
位於華盛頓漢福德的激光干涉引力波觀測台內景（路透社）
參考消息網2月14日報道 法媒稱，令科學家們第一次得以窺見引力波「真容」的機器，是有史以來最先進的、用於探測宇宙中最輕微振動的探測儀。
據法新社2月11日報道，置於美國地下的這兩台探測儀，名為激光干涉儀引力波觀測台（LIGO）。其中一台位於華盛頓的漢福德，另一台位於約3000公裡外的路易斯安那州的利文斯頓。
報道稱，觀測台的建設工作始於1999年，並在2001年到2007年間開展了觀測工作。之後，這兩個觀測台經歷了一次重大升級，令其功能增強了10倍。
2015年9月，升級后的高級LIGO探測儀首次開始全面運轉。當月14日，路易斯安那州的探測儀首先捕捉到了一個來自13億年前南部天空的引力波信號。
報道稱，這種波是一種對於太空中的波動的測量方式，即拉伸時空結構的大規模質量體的運動所產生的影響——這是一種將時間和空間視為一個單一的、交織的連續統一體的方式。
7.1毫秒后，華盛頓的探測儀也捕捉到了相同的信號，這使得科學家們能夠證實這一發現真實不虛。
報道稱，這些超精密工具通過利用單個長約4千米的大型激光干涉儀工作。這些干涉儀都被埋在地下，令其能夠得出最精確的測量結果。
這種L型儀器根據激光物理學和空間物理學原理追蹤引力波。它們不像望遠鏡那樣依賴天空中的光線。它們感知太空中的振動，這種優勢令它們可以揭示黑洞的特性。
麻省理工學院的高級LIGO項目負責人戴維·休梅克說：「當一個引力波通過太空傳播的時候，它便會拉伸時空。」
報道稱，簡言之，引力波探測儀「就是一台將太空中的波動轉變為電子信號的大型儀器」。

【延伸閱讀】英媒模擬對話愛因斯坦:發現引力波「令人興奮」
參考消息網2月14日報道 英媒稱，愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在。現在，基於最近發現了引力波，英國《新科學家》周刊網站2月13日虛構了一次對這位科學偉人的專訪。以下為對話：
嗨，艾爾，猜猜怎麼著？研究人員首次發現了來自兩個黑洞合併產生的引力波的跡象，從而證實了你的相對論的最後一條預言——真令人興奮啊，對嗎？
如果你問我是否真的存在引力波，我必須說我不知道。但這是一個非常有趣的問題。
他們剛剛發現了引力波！對此，你作何反應？
理論找到證明其的確存在的理由，是基於其能夠與大量的單次觀測相互關聯，這正是理論的「正確性」所在。
令人興奮。給我講講，你在上世紀10年代研究引力波時的生活狀態是怎樣的？
在科學研究上，我幾乎沒有休息的時間。我研究引力波、光的發射與吸收的量子理論以及飛行中的上升力的來源。
保持忙碌挺好的。我聽說，你事實上發現在1916年你最初的涉及引力波的關於相對論的論文中存在一處錯誤，並且不得不在1918年修改了這個問題。
我在之前的一篇學術論文中探討了關於引力場如何傳播的重要問題。但是，我不得不再次回到這個問題，因為我之前的表述不夠透明，而且，在計算中存在一個令人遺憾的錯誤。
我們都會犯錯。但聽說，黑洞也是相對論的一個結果，但在你在世的時候，幾乎沒人相信它們真的存在。你是如何在你的時代尋找引力波的？
即使是地球和太陽的旋轉造成的動態引力場——有月亮和內行星……作為敏感性指標——仍然非觀察可見。
那樣說來就是沒什麼希望了。那麼告訴我，這些引力波到底是什麼？
我可以把關於引力波的論文發給你。
多謝，但我可不是愛因斯坦——你能不藉助任何方程式解釋給我聽嗎？
我很願意這樣做，因為在這個問題上的確存在著——很不幸——這一理論複雜的數學形式可能會掩蓋其簡單（和自然的）物理學內容的風險。
說來聽聽。
眾所周知，廣義相對論的引力場方程的計算結果能夠在理論上預言引力波的存在。
嗯，我想我得重新讀一下基礎理論了。
我會發給你一份詳細闡述廣義相對論的文章，當然我並不認為你真的會去讀。
謝謝。那麼現在隨著相對論的最後一項預言得到證實，下一步是什麼呢？
看起來一個更加完善的量子理論也會導致對於引力理論的修正。
換句話說，我們還沒有完成。艾爾，謝謝你接受採訪，我很榮幸。



點擊圖片進入下一頁
資料圖：愛因斯坦

【延伸閱讀】美媒：引力波探索預示空間研究進入全新時代
參考消息網2月13日報道 美國《大西洋月刊》網站2月11日刊登《科學新時代的黎明》一文。
文章稱，發現引力波的更為重要的意義，在於它標誌著宇宙研究新時代的開始：引力波天文學的到來。宇宙已經因此變成了一個有趣得多的地方。
引力波天文學與普通天文學存在本質上的不同。因為基於光的天文學無法在遙遠的距離之外如此輕鬆地觀察到成對的脈衝星或黑洞。目前，天文學家依賴於計算機模型來預測碰撞發生的頻率，但是LIGO將能夠告訴我們這些模型是否正確。
文章稱，不過這僅僅是個開端。歐洲規模相仿的引力波觀測台（它正在進行與LIGO類似的升級）以及日本的「神樂」探測計劃將提供另外兩個觀測項目，從而組成一個全球引力波網路。有關基於太空的探測裝置的計劃正在籌備之中，該探測裝置可以「聽到」LIGO和其他位於地球上的觀測台所無法探測到的頻率——包括那些可能是宇宙剛剛誕生時發出的頻率。但是這些都將在未來才能成為現實。而今天，我們可以盡情享受最初的探測。
美國《紐約時報》網站2月11日刊登《從黑暗中發現美》一文，作者為勞倫斯·克勞斯。
文章稱，人們常常會問，如果不能生產更快的汽車或更好的烤麵包機，像這樣的科學研究有什麼用處。但是對於畢加索的油畫或莫扎特的交響樂，人們卻很少會問同樣的問題。人類創造力的此類登峰造極之舉將改變我們對於自身在宇宙中的位置的看法。與藝術、音樂和文學一樣，科學擁有使人驚訝和激動、目眩和迷惑的能力。然而，科學的這個方面（即它的文化貢獻以及所具有的人性）或許就是它最為重要的特徵。
從一項觀測自然奇觀的令人驚訝的實驗成果中，我們還能學到哪些有關宇宙的更多知識？這個問題的答案見仁見智。未來的引力波觀測將能夠探索黑洞的奇異特性。這可能會揭示星系、恆星和引力的演變。最終，我們或許可以觀測到來自宇宙大爆炸的引力波，這將讓我們超越目前對於物理學的理解的極限。
文章稱，引力波產生於黑洞邊緣即「視界線」附近，也就是所謂的宇宙出口，任何事物在經過這裡之後便將永遠無法返回。例如，在這樣的區域附近，時間會大大減慢，就像每一個看過電影《星際穿越》的人所知道的那樣。
最終，通過對「視界線」附近的過程進行探索，或是通過觀測來自早期宇宙的引力波，我們或許能了解有關宇宙本身起源的更多知識，甚至了解可能存在的其他宇宙。
文章稱，每一個孩子都曾對我們來自何方以及如何到達這裡感到疑惑。我們可以通過建造像LIGO這樣的裝置來深入觀測宇宙，從而嘗試回答這樣的問題。這將成為人類持續不斷的好奇心和聰明才智的證明——這是我們身為人類最應感到慶幸的兩種特質。
（2016-02-13 10:19:00）

【延伸閱讀】境外媒體:科學巨匠稱探測引力波將產生「革命影響」
參考消息網2月13日報道 境外媒體稱，著名物理學家斯蒂芬·霍金11日表示，引力波的發現帶來了一種觀察宇宙的新方式，愛因斯坦的理論中有關引力波的預測也得到了證實。
據西班牙《阿貝賽報》2月11日報道，作為黑洞領域的專家，霍金稱，探測引力波的能力有可能對天文學產生革命性的影響。
他說，引力波是宇宙大災變留下的痕迹，它的發現首次證明了雙黑洞系統的存在，也是首次觀察到黑洞融合。
霍金強調，除了驗證廣義相對論，人類還可以期待透過宇宙的歷史看到黑洞。藉助引力波，人類甚至將可以看到宇宙大爆炸時期早期宇宙的痕迹。
英國格拉斯哥大學研究員希拉·羅恩參與了此次引力波探測計劃，她形容自己的工作是一次令人神往的旅行。
羅恩說：「我們坐在地球上，觀察宇宙的縫合處是如何因十幾億年前發生的一次黑洞融合而被燙平和壓縮的。當我們打開探測器時，宇宙已經做好準備，等著說『你好』了。」
據台灣「中央社」2月11日報道，國際科學家11日宣布發現引力波證據，證實了愛因斯坦100年前所做的預測，黑洞專家、英國天文物理學大師霍金表示，他相信這是科學史上重要的一刻。
霍金在接受英國廣播公司專訪時表示：「引力波提供了看待宇宙的嶄新方式。」
另據共同社2月12日報道，鑒於國際科研小組LIGO首次探測到引力波，諾貝爾物理學獎得主、東京大學宇宙線研究所所長梶田隆章12日在位於千葉縣的該研究所召開記者會發表感想稱：「這是最初的一步。接下來進入正式推進引力波天文學（研究）這一振奮人心的時代。」
梶田就上述科研成果稱：「這是研究引力波及廣義相對論的科學家盼望已久的歷史性發現，非常激動人心。」
報道稱，梶田將擔任引力波望遠鏡「神樂」探測計劃的代表。該望遠鏡已設在了岐阜縣，計劃從今年春季開始進行探測試驗。
梶田解釋稱：「此次的發現表明能以引力波構成新的天文學。」他笑著表示：「與其說是（被超越的）懊悔，不如說通過LIGO的數據得知能探測到引力波的概率有望變大，非常好。」
（2016-02-13 10:12:32）

【延伸閱讀】科學家證實引力波百年預言 外媒:探索宇宙一大步



點擊圖片進入下一頁
     11日，美國「激光干涉引力波天文台」（LIGO）聯合創辦者雷納·韋斯（左）在華盛頓宣布，該團隊利用LIGO探測器於2015年9月14日探測到來自於兩個黑洞合併的引力波信號。（法新社）
參考消息網2月13日報道 境外媒體稱，一百年前愛因斯坦曾預言存在引力波。以美國幾所大學為主組成的國際科研小組「激光干涉引力波天文台」（LIGO）11日在美國華盛頓舉行記者會，宣布「成功探測到兩個黑洞併合時釋放出的引力波」。
據共同社2月11日報道，直接探測到引力波在全球尚屬首次，這是一項諾貝爾獎級別的重大發現，標誌著人類向破解宇宙誕生奧秘前進了一大步。
1916年愛因斯坦在廣義相對論中預言存在引力波，所謂引力波是黑洞之類質量非常大的天體在劇烈運動時擾動周圍的時空，扭曲的時空波動如波紋一樣向外傳播的現象。
報道稱，首次探測到引力波進一步佐證了解釋引力與時空現象的相對論的正確性，有望實現對光及其他電磁波探測不到的天體以及宇宙誕生之初形態的觀測研究。
這項成果發表在11日出版的美國物理學會雜誌上，今後各國科學家將進一步驗證。
據台灣「中央社」2月11日報道，國際科學家11日表示，他們已窺探到引力波的首個直接證據，即愛因斯坦於一個世紀前預測的時空漣漪，這是物理學和天文學界的劃時代發現。
研究人員宣布，當兩個黑洞於約13億年前碰撞，兩個巨大質量天體結合所傳送出的擾動於2015年9月14日抵達地球，被地球上的精密儀器偵測到。
另據德國之聲電台網站2月11日報道，我們每時每刻都感知到重力——也就是引力的存在。而在廣義相對論中，引力可以用時空彎曲來解釋。
報道稱，假設時空就是一張蹦床：一枚小小的網球放在蹦床上，它只會靜靜地停在那裡；而如果此時在蹦床上坐著一個人，蹦床就會向下凹陷，那枚網球則會滾向這一凹陷處，而且越是離得近，滾得越快。網球被這處凹陷「吸引」了。
坐在蹦床上的那個人體重越大，凹陷就越是明顯，網球就越是容易滾向凹陷處。同理，在時空中，引起改變的那個物體質量越大，時空彎曲程度就越是明顯，產生的「引力」也更大。
而在那個人一屁股坐上蹦床的那一瞬，蹦床的彎曲會從凹陷中心處向外擴散；此時，如果用高速攝影機觀測並回放慢鏡頭，會發現這一擴散過程是以波動的形式進行的。就好像平靜的水面上投一枚石子，會產生一圈圈的漣漪。這就是引力波。
引力波產生在物體加速過程中，即物質的分佈發生改變時（坐上蹦床的時刻），比如恆星爆炸、黑洞碰撞，都會產生引力波。引力波會引起時空的伸縮、影響時空的結構（蹦床的彎曲從凹陷處呈波浪狀擴散）。
愛因斯坦在1916年發表廣義相對論時，就預言了引力波的存在。愛因斯坦的這一理論被提出后，眾多物理學家都在努力尋找引力波存在的證據。然而，受時代所限，早年間的科學家沒有足夠的技術手段來進行觀測。
報道稱，這次立了大功的LIGO是由相距3000公里的兩個精密觀測裝置共同組成的。之所以要相隔3000公里修建兩套一樣的觀測裝置，是為了便於科學家比對引力波的方向以及時間節點。
（2016-02-13 08:39:05）

【延伸閱讀】美探測到引力波傳言激起「漣漪」 系愛因斯坦預言
參考消息網2月12日報道 外媒稱，一個世紀前，愛因斯坦預測了引力波的存在，它們是以光速在宇宙中穿梭的微小的時空漣漪。
路透社2月10日報道稱，對於它們的存在，科學家目前只能找到間接的證據。而在11日美國國家科學基金會舉行的一個新聞發布會上，研究人員可能終於將宣布直接觀測到這種微弱的波。
這一發現將是科學領域的一個里程碑，它將開闢一種全新的觀察宇宙的方式，並解開有關宇宙早期以及黑洞、中子星等神秘物體的秘密。
來自加州理工學院、麻省理工學院以及激光干涉儀引力波觀測台的科學家將於11日發布有關引力波探測的「進展報告」。
外界都猜測他們將會宣布實現了目標。
德國馬克斯·普朗克引力物理研究所的物理學家布魯斯·阿倫說：「可以這麼說，首次發現引力波是一項能獲得諾貝爾獎的事業。」
1916年，作為其開創性的廣義相對論的一個衍生物，愛因斯坦提出了引力波的存在。
法新社2月11日報道稱，今天將公布引力波搜尋活動的進展，整個物理學界都為此而激動不已。
那麼什麼是引力波？它為何如此引人關注？法新社為此諮詢了專家。專家稱，愛因斯坦一個世紀前在他的廣義相對論中預測了引力波的存在。它們是時空的漣漪。
這一改變遊戲規則的理論認為，質量使時空彎曲，就像把一個保齡球放到一個蹦床上的效果。蹦床表面上的其他物體會「跌」向中心——這是對引力的一個比喻，時空就是那個蹦床。
當這些物體加速時，它們沿著彎曲的時空構造以光速發出漣漪——物體質量越大，引力波越大，也越容易被發現。
引力波不與物質相互作用，能夠暢通無阻地在宇宙中穿梭。
最強的波產生於宇宙中變化最劇烈的過程——兩個黑洞的碰撞，大質量恆星爆炸，或者約138億年前宇宙的誕生。
為什麼探測到引力波非常重要？專家回答道，找到引力波的證據將結束對愛因斯坦理論的一個關鍵預測的探尋，愛因斯坦的理論改變了人們對於時空等概念的基本認識。
假如引力波能夠被探測到，這將為天文學打開一片激動人心的新天地——能夠根據遙遠的星體、星系和黑洞所產生的波來對它們進行測量。
最難探測到的所謂的原始引力波將推進另一個重要的宇宙學理論，即宇宙誕生之初的「膨脹」或者指數式擴張。
理論認為，原始波至今仍在宇宙中迴響，儘管非常微弱。
如果能夠找到它們，我們就能得知膨脹時期的能量規模，從而更好地認識大爆炸本身。
對於「為什麼它們如此難找」這個問題，專家表示，愛因斯坦本人都懷疑引力波是否能被找到，因為它們實在太微小了。
（2016-02-12 11:36:00）