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標題: 科学家称通过引力波可获得来自黑洞的直接信息 [打印本頁]

作者: wudijingwu1 時間: 2016-2-18 22:51
標題: 科学家称通过引力波可获得来自黑洞的直接信息
西媒称，2月11日对科学界来说是个伟大的日子。科学家首次直接探测到了引力波的存在。引力波是爱因斯坦广义相对论中预言的一种时间和空间的弯曲。几十年来，全世界科学家都在努力寻找它的踪迹。

据西班牙《阿贝赛报》2月16日报道，探测到引力波的存在不仅证实了爱因斯坦（及现在的天体物理学）预言的正确性，而且还为天文学家提供了和从天文望远镜中捕捉光一样的探索宇宙奥妙的又一新工具。正如你可以在夜晚听一听黑暗当中狮子发出的怒吼声，现在物理学家们也可以找到在某个地方引力发出的轰鸣声。在那里无论是一颗超新星爆炸，还是两个黑洞在相互拥抱之前的翩翩起舞，引力都是如此的强烈，在抵达地球之前经过了数十亿光年的旅行，并产生无限小的扰动。

激光干涉仪引力波观测台（LIGO）是科学家目前了解引力波的最重要的工具之一。正是通过引力波观测台，科学家才首次探测到了引力波。它们可以让科学家探索宇宙，寻找质量非常大的处在快速移动当中的天体，而移动造成的时空弯曲则可以抵达地球。借助LIGO，可以获得很多新的信息，未来或许还可以听到宇宙大爆炸留下的引力波所发出的声音。

LIGO项目团队的安伯·L·斯图弗回顾了发现引力波存在的过程，以及接下来还会发生什么。此外，她还解释了科学家为何要花20年时间寻找引力波，以及为何要投入6亿美元做这件事。

问：LIGO的主要工作是什么？

答：在LIGO项目团队，我们的主要工作就是直接探测引力波。我们都知道，引力波确实存在，因为我们已经观察到了它对宇宙天体的影响，这就是1993年诺贝尔物理学奖授给两位天文学家的原因。他们共同发现的脉冲星间接证明了引力波的存在。如果在引力波抵达地球时我们能探测到，我们就可以利用这种信号来对引力波传达的信息进行解码。这也正是我们在探测到引力波之后就开始着手做的事情。

问：发现引力波为何如此重要？这将改变天体物理学吗？

答：这种发现非常重要的原因体现在很多方面。除了能将其作为探索宇宙的又一个新方式外，我们还在技术方面做了大量的改进，就是为了进行这方面的测量。我们已经探测到的引力波的大部分在经过4公里长的测量臂时其振幅几乎没有改变，也就是不到一个质子直径的千分之一。我们还建立了一套隔震系统，以便使地震带来的振幅只有一万亿分之一能被探测器感应到。我们还拥有史上精确度最高的抛光镜面。我们还开发了一种软件，用于将引力波发出的信号从各种噪音中分离出来。所有这些步骤对于我们的工作来说都是必不可少的，但是现在它们可以用于这个行业其他的研究项目。

从我们发现了新的观察宇宙的方式以来，天文学就发生了改变。在去年9月以前，我们观察宇宙的唯一方式是借助各种光，包括可见光、紫外线和微波等，以及各种难以捕捉到的被我们称为“中微子”的粒子。但是无论是哪种方法从未让我们获得来自于黑洞的直接信息，或者是让我们观察到一个质量是如何在一个垂死的星体内部爆炸的，而这件事通过引力波传达的信息我们就可以获知。于我们而言，具备了利用引力波的能力就如同一个聋子突然听到了声音一样令人兴奋。

问：在得知这一发现时是什么感受？我想这些天对于LIGO项目团队来说是最幸福的日子。

答：其实，这一发现是一个渐进的过程。我是在早上起床时得知这一消息的。联想到这种信号的强度和清晰度，在得知这一消息时我坐下来想：哇！难道这是真的？！但是所有人在第一时间都在试着寻找“这不是真的”的证据。作为科学家，我们在质疑一件事方面训练有素。经过了数月的研究，一个个证据得到验证，我们的信心越来越大。在报告文章写成时，我们的情绪达到了高潮。我们从没有讨论过如果发现了引力波会发生什么这个问题，而是在发现它的时候会发生什么。宣布这一消息的那天是我这一生当中最值得纪念的日子。

问：LIGO技术的作用何在？它对于寻找引力波有何用处？

答：我们开发的很多用于这项工作的技术现在都运用于这个行业内其他研究项目。（这里有一些属于技术上的“副产品”）

我们还可以利用引力波将宇宙变成在地球上无法实现的我们自己的实验室。我最常举的例子是，借助从正在崩溃的天体传来的引力波，我们可以更多地了解原子物理学。这种情况发生在某些星体生命的最后阶段，是当原子无法承受来自引力的吸引，最终打破使之保持一个整体的力量时，天体向自己内部的一种坍塌。由于质量处在快速移动当中，引力波让我们能够弄清其内部的行为。这一切取决于原子依照辐射、极端的温度和压力的行为方式。由于这种介质与我们在地球上的任何一个实验室或太阳系任何其他地方复制出的东西都截然不同，所以此类观察让我们可以更好地了解物理，未来还会带领我们有其他的迄今为止我们不敢想象的发现和应用。

问：探测引力波的成本是多大？

答：像探测引力波这种如此重要的艰巨事业，永远不可能少花钱。迄今为止，这个项目已经花费了6.2亿美元，包括20年前用于建立探测装置的费用、LIGO的设备升级改造费用和运行成本等，包括工程师、科学家和其他人员的工资。尽管如此，我还是认为LIGO是个花小钱办大事的项目，想想那些花费4.5亿美元仅仅是发射一艘宇宙飞船。何况20年来我们还给很多人提供了工作，现在他们都取得了不俗的业绩。

问：下一步将会做什么？

答：进入引力波的时代，我们首先要探测到常规存在的引力波。如果我们能大量发现引力波的存在，就可以发现帮助我们更好地了解宇宙的方式。仪器领域的科学家们正在忙于进一步提升LIGO的灵敏度。与我们合作的天文台也正在帮助我们进行这方面的工作，以及建造其他类似的设备。此外，位于意大利的“先进的处女座”引力波探测器正在完成升级，位于日本的KAGRA引力波探测器已经建造完成。

空间探测器技术也即将完成开发。“莉萨探路者”探测器利用卫星来创建足够大的探测器，它不存在因地球的低频振动引起的噪音干扰。因此，这种探测器可以探测到我们在地球上无法找到的低频引力波。此时此刻，“莉萨探路者”探测器正在空间运行。（编译/王萌）

作者: MI24 時間: 2016-2-21 18:25
黑洞也许是个时空隧道

作者: ucg201 時間: 2016-2-22 15:04
引力波太深奥，我是不很懂

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