西媒解析關於引力波五個問題:由運動物質創造

西媒解析關於引力波五個問題:由運動物質創造
2016-02-15 12:21:05 來源：參考消息網 責任編輯：朱方雨
核心提示：引力波的出現有可能促使天文學進入新的時代，它攜帶著不同於光和電磁輻射等方式傳遞過來的有關遙遠天體的信息。
參考消息網2月15日報道 西班牙《阿貝賽報》2月11日報道稱，美國「激光干涉儀引力波觀測台」（LIGO）執行主任戴維·賴茨11日在華盛頓舉行的記者會上宣布，科學家首次探測到被科學界期待已久的、由愛因斯坦提出的引力波的存在。
什麼是引力波？
引力波是在空間-時間組織中發生的微小波動。設想一下，宇宙如同一張蹦床。如果我們向宇宙中丟入一根羽毛，什麼也不會發生。但是如果我們丟入一個籃球，這個組織就會在重量之下發生彎曲變形，而且籃球越大，變形的幅度也就越大。用愛因斯坦的廣義相對論說，由於物質的存在，空間和時間會發生彎曲。但是，這種波動和變形並非永遠留在物體附近，而是有可能通過宇宙向外傳播，就像地震產生的地震波。這就是引力波。不同於地震波的是，引力波可以以光速在空蕩蕩的空間中旅行穿梭。
為什麼發現引力波如此重要？
100年前，愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在，但同時認為引力波本身十分微弱，因此幾乎不可能被發現。從那時起，全世界的科學家都在試圖與引力波來一場「不期而遇」。發現引力波有助於探測到宇宙中發生的爆炸性大事件，比如黑洞融合、中子星事件、超新星爆炸，甚至是138億年前導致宇宙誕生的大爆炸。此外，引力波的出現有可能促使天文學進入新的時代，它攜帶著不同於光和電磁輻射等方式傳遞過來的有關遙遠天體的信息。
什麼引發了引力波？
引力波是由運動中的物質創造的。但是，引力是四種基本相互作用中最弱的，因此它產生的波動極其微弱。物理學家認為，其振幅之小至多相當於一個質子直徑的千分之一。如此小力量的波動只能由處在高速運動中的龐大體系來引發，比如處在軌道上的即將合二為一的兩個黑洞。由於這樣的體系十分罕見，與我們的距離要以光年計算，所以對引力波的搜尋一直瞄準的是來自宇宙深處的能量最強大的天體系統所產生的微小影響。
LIGO如何發現了引力波？
「激光干涉儀引力波觀測台」由兩個孿生探測器組成，這兩個引力波探測器分別位於路易斯安那州利文斯頓和華盛頓州漢福德。它們的任務是搜集通過引力波傳送到地球的微小時空運動。每個探測器都有長達4公里的呈L形的測量臂。如果一股引力波通過探測系統，它通過激光束的距離會發生微小的變化。如果LIGO捕捉到了這種差異，便表明探測到了引力波。
由於具備兩個孿生裝置，LIGO可以最大限度地排除地面干擾，比如交通或地震產生的干擾。引力波探測器世界各地都有，包括位於義大利的「先進的處女座」引力波探測器、德國的GEO引力波探測器和日本的TAMA引力波探測器等。
之前沒有發現過嗎？
2014年3月，美國哈佛-史密森天體物理學中心的物理學家宣布首次探測到來自宇宙大爆炸的引力波。這一發現被視作21世紀的偉大發現，如果獲得證實幾乎可以肯定獲得下一個諾貝爾物理學獎。然而，時隔不久對這一發現的質疑和否認之聲便紛紛出現。研究人員對歐洲航天局「普朗克」號探測器和位於南極的BICEP2望遠鏡的數據進行整體分析后證實，並沒有結論性證據支持這一發現，物理學家將引力波與銀河系中可以產生類似效果的星際塵埃混為一談。



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位於華盛頓漢福德的激光干涉引力波觀測台內景（路透社）

【延伸閱讀】印媒：印度擬建全球第三個引力波觀測台
參考消息網2月14日報道 印媒稱，印度將建立全球第三個激光干涉儀引力波觀測台（即LIGO-印度）以探測引力波，這一觀測台將與美國現有的兩個觀測台相仿。
據《印度斯坦時報》網站2月12日報道，馬哈拉施特拉邦和中央邦都進入了展開這一實驗的侯選邦名單。
報道稱，到2022年，印度將成為在理解愛因斯坦的廣義相對論方面發揮重要作用的國家之一。這些國家目前包括美國、義大利和日本。
儘管仍在等待內閣最終批准，莫迪總理在宣布這則消息后不久就在推特上發文說：「希望印度能夠憑藉一個先進的引力波觀測台做出更大的貢獻。」
印度政府將在15年的時間裡為這個觀測台項目提供126億盧比（約合12.16億人民幣元）的資助。計劃委員會已經明確了這一項目，原子能部以及科學和技術部也已經對該項目進行了研究。
報道稱，如果LIGO-印度真的付諸現實，印度將加入引力波探測器全球網路。在印度建設一個觀測台具有重要意義，因為這些觀測台之間的距離越遠，定位引力波的精確度就越高。
（2016-02-14 14:16:52）

【延伸閱讀】法媒探究引力波觀測台：全球最精密儀器



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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」。
（2016-02-14 14:06:14）

【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）