有什么意义和作用 意义的作用是什么

引力波是本世纪证实存在的最重要科学事件,一度时期成为媒体热炒,弄得一些民科混子也趁机从中作乱,甚至有那么一个人宣称自己发现了引力波,实在荒唐可笑 。看到许多网络朋友对引力波还是一知半解,今天我们就来普及一下引力波的常识 。

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引力波是什么引力波是爱因斯坦100年前,在广义相对论中的一个预言 。广义相对论认为,只要是非零质量的物体,都会导致时空弯曲,这种弯曲会形成一个向外无限延伸的“场”,所有物体包括光都只能在这弯曲的时空中沿着短程线运动,时空弯曲的效果就是以引力的方式表现出来 。
这样,牛顿经典力学万有引力理论就得到了一次质的升华,从根源上解释了引力是怎么来的 。根据时空弯曲理论,任何物质,只要有质量而不管其大小,都会对周边时空造成弯曲 。
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这些物质运动变化,就会对周围时空造成扰动,形成像一块石头丢进水里那种一圈圈波纹,向远方扩散,这就是引力波,又叫时空涟漪 。
这种波不是瞬时传递的,而是以光速传播 。
既然在我们周围遍布物质,这些物质都在不停地运动和变化,就会造成引力波,那为什么爱因斯坦的预言提出100多年来,科学家们穷尽各种办法,一直没有检测到引力波的存在呢?这是因为:
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引力波是十分微弱的波,很难检测到 。引力是四种基本力中最小的力,引力常量只有6.67*10^-11N,也就是两个1公斤物质质心距离1米时的引力值 。引力的这种特点,导致小质量物体产生的引力波就很难探测出来,如我们两个人,或一架飞机、一座山的引力,我们根本无法感觉到 。
因此,并非是小天体不发出引力波,而是难以探测而已 。
上个世纪七十年代,美国麻省大学泰勒教授和他的学生赫尔斯,通过观察双中子星相互缠绕的现象,用爱因斯坦的理论精确精确计算出两颗中子星轨道变化,从而间接证实了引力波的存在 。由此他们获得了1993年诺贝尔物理学奖,但引力波存在的直接证据一直没有得到 。
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直到2016年2月11日,一组美国科学家宣布,他们探测到了引力波的存在 。这个发现被科学界认为完成了爱因斯坦广义相对论预言中最后一块缺失的“拼图” 。之前爱因斯坦广义相对论预言的光线弯曲、水星近日点进动、引力红移效应及引力透镜、黑洞、宇宙微波背景辐射等,都被一一证实,只缺了这一块 。
这是一个具有里程碑意义的发现,由此将对未来宇宙天文学的发展和宇宙观测,具有不可估量的突破性意义 。为此,三位发现者雷纳·韦斯( Rainer Weiss)、基普·索恩( Kip Thorne)、巴里·巴里什(Barry Barish)共同被授予了2017年诺贝尔物理学奖 。
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引力波探测的进展最早尝试探测引力波的是美国物理学家约瑟夫·韦伯,他设计制造了一个共振棒探测器,其核心部件是一根长2米直径0.5米的铝棒(上图),原理是当引力波到达地球时,会交错挤压拉伸铝棒的两端 。但前提是引力波频率必须和铝棒设计频率一致,这种探测局限性是很大的,探测出微弱的引力波几乎是不可能的 。
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虽然韦伯声称探测到了引力波,但一直存在争议,没有得到科学界认定 。1972年,科学家们在麻省理工学院召开了一次引力波研讨会,有两位科学家,一位叫托尼·泰森,一位叫理查德·高文,他们都宣称韦伯的发现不存在,并指出其中的某些错误 。
尤其是高文,固执的不信任韦伯,韦伯异常沮丧,两人的争执越来越厉害,竟发展到准备拳脚相向 。正要开打时,主持会议的菲利普·莫里森教授一瘸一拐地走过来,举起拐杖将他们分开,这场争执才不了了之 。
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韦伯的探测成果虽然未得到承认,但他毕竟开了探测引力波之先河,由此激发了许多年轻科学家们的探测兴趣,人们在他共振探测器基础上,发明了基于迈克尔逊干涉仪原理的引力波激光干涉仪探测方案,引力波感应臂?被激光?替代?,这样将韦伯探测器的频率局限拉宽了很多,臂长也拉到千米级以上 。