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印证爱因斯坦重要预言 人类首次探测到引力波

www.taihainet.com 2016-02-12 22:44 来源: 人民网

人民网2月12日讯 当地时间2月11日上午,美国国家科学基金会(NSF)在华盛顿召集来自加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台”(LIGO)合作组织的科学家们一起向全世界宣布:人类首次直接探测到了引力波,并首次观测到了双黑洞的碰撞与并合。这一重大发现的意义被认为可与400年前意大利天文学家伽利略首次用望远镜观测夜空相提并论。

何为引力波?根据爱因斯坦1915年提出的广义相对论,在非球对称的物质分布情况下,物质运动或物质体系的质量分布发生变化时,会产生引力波。想象一下,将足球放置在一张紧绷的床单的中心,具有质量的物体在时空下发生的弯曲,犹如足球周围出现褶皱的床单。

科学家指出,在浩瀚宇宙中,如致密星体碰撞或并合等剧烈的天体物理过程时有发生,这一过程中大质量天体会因剧烈运动扭曲周围的时空,其波动也以光速向外传播。因而,引力波的本质就是时空曲率的波动,也被称为时空的“涟漪”。不过,爱因斯坦当时认为,由于引力波所产生的时空扭曲非常微小,以至于人类可能无法探测到它。

爱因斯坦的广义相对论提出以来,历经了重重考验,从对水星近日点进动的解释,到1919年爱丁顿对日全食时太阳附近光线偏折的研究,再到对引力红移的验证,每一次检验,相对论都从容应对。然而过去六十年里,许多跨国科学团队始终致力于寻找引力波存在的证据,但从未成功。

直到2015年9月14日,研究人员利用两座分别设在美国路易斯安那州利文斯顿市与华盛顿州小城汉福德市的“激光干涉引力波天文台”探测器,探测到来自于两个黑洞碰撞合并的引力波信号。分析结果显示,两个黑洞的质量分别相当于29个和36个太阳,合并后的新黑洞,其质量却只相当于62个太阳,那是因为其中相当于3个太阳质量的能量在过程中以引力波的形式释放掉了。

不少媒体舆论认为,这一次引力波的探测,有力地支持了相对论在强引力场下的正确性。至此,爱因斯坦的广义相对论的所有主要预言被一一验证,而引力波恰恰就是实验验证中最后一块缺失的“拼图”。

英国天文物理学大师霍金对媒体表示,引力波提供看待宇宙的崭新方式,发现它们的能力,有可能使天文学起革命性的变化。“这项发现是首度发现黑洞的二元系统,是首度观察到黑洞融合。”


资助这项研究的美国国家科学基金会负责人柯多瓦表示,“如同伽利略首度把他的望眼镜指向天空,这项对天空的新观测,将会加深我们对宇宙的理解,引发超乎预料的发现。”他还说,这将标志着引力波天文学研究时代的开始。

关于引力波发现的意义,曾亲身参与“激光干涉引力波天文台”探测器研发工作的美国马里兰大学物理系教授帕衣克(Ho Jung Paik)对本报记者表示,到目前为止,我们的观测还是依靠电磁波,从可见光扩大到红外线、无线电波、X射线和伽马射线等。而引力波天文学将第一次允许人类通过极强的引力场来观测几乎以光速移动的天体物理对象,例如那些无法利用电磁波来观测到的黑洞、中子星和星系核心等。

专家认为,人类还未解决关于暗能量和暗物质的奥秘,它们是将宇宙连结在一起的看不见的东西。现代物理学的两大重要支柱——广义相对论和量子力学,也必须连接在一起。这些都是新一代物理学家需要去解决的难题。“引力波的存在具有重大意义,因为它向我们提供了一种新的、强大的宇宙观测工具。相信未来几年、几十年,更多关于宇宙的伟大发现将不断涌现。”(本报洛杉矶2月12日电)

原文标题:
印证爱因斯坦重要预言 人类首次探测到引力波

原文网址:
http://world.people.com.cn/n1/2016/0212/c1002-28120483.html

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