LIGO测到重力波助解黑洞之谜 物理界“圣杯”终现

 

　　在一片嘈杂的背景噪音中，一声“噗”的清脆声响，如水滴落水，德中护理协会http://.dzhlxh.,健康http:///,持续时间短暂得不到1秒，这正是由重力波转化成的宇宙之声。当天在华盛顿召开的记者会上，科教频道，始皇陵，未解之谜网站，未解之谜的大全，美国“激光干涉重力波天文台”（LIGO）科学家现场播放了来自宇宙的“声音”。

 

　　漫游13亿年到地球

 

　　报道指，这个声音源自于13亿年前一个双黑洞系统的合并。LIGO项目组发言人、路易斯安那州立大学物理学家加布里埃拉．冈萨雷斯说，那时“多细胞生物才开始在地球上扩散”。合并所产生的重力波信号，经过13亿年的漫长旅行，于2015年9月14日抵达地球，被LIGO的两个探测器以7毫秒的时间差先后捕捉到。

 

　　冈萨雷斯在记者会上激动的说：“我们能够‘听见’重力波，我们能够‘听见’宇宙，这是重力波最美妙的事件之一。我们将不仅‘看见’宇宙，我们还将‘倾听’它。”

 

　　重力波是一种时空涟漪，可能经由黑洞、中子星等天体的碰撞而产生。1915年，爱因斯坦发表广义相对论，并在随后几年的一些论文中预言重力波会产生于强引力场的天体事件。广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实，唯有重力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。百年来，科学家们对重力波的探测未曾停歇。上世纪70年代，曾有美国科学家在观测双星系统的过程中，发现重力波存在的间接证据，并因此获得1993年诺贝尔物理学奖。

 

　　曾被认为“不可能的任务”

 

　　实际上，重力波是非常弱的一种信号，弱到连爱因斯坦本人都曾怀疑能否建造足够灵敏的探测器。探测重力波很长一段时间内被视为“不可能完成的任务”。

 

　　直到20世纪90年代，大型激光干涉仪重力波探测器开始在全球范围内兴建，才真正开启了重力波探测的黄金时代。

 

　　美国分别在路易斯安那州利文斯顿市与华盛顿州小城汉福德市建造了两个激光干涉重力波探测器（LIGO）。LIGO拥有巨大的L形测量臂，两端设有反射镜面。发出的一束激光沿着L形互相垂直的两边前进并被来回反射。一般情况下，激光由于干涉而互相抵销，探测器接收不到光信号，而当重力波经过时，便会改变激光通过的距离，从而被观测到。

 

　　今年将迎来更多信号

 

　　2015年9月14日香港时间17时50分45秒，德国护士http://.dzhlxh.,风水网http://.fengshuif./,位于利文斯顿与汉福德的两台探测器同时观测到了后来被命名为GW150914的重力波信号。科学家们通过进一步的数据分析还证实了这是两个黑洞合并的事件。

 

　　LIGO项目科学家指，他们花了几个月的时间进行验证，这也是为什么去年9月探测到重力波信号，却拖到今天才宣布。这些科学家还相信，随着探测器灵敏度的提高，今年应该会探测到更多重力波信号。

 

　　探测重力波需要探测器具有极高的灵敏度，还需区分开来重力波信号和环境或仪器噪声。10多个国家超过1000名科学家参与了这个搜寻重力波的项目。

 

　　重力波Q&A

 

　　什么是重力波？

 

　　重力波是时空的涟漪。广义相对论指出，质量会扭曲时间与空间。当拥有质量的物体加速，附近的曲率会随之改变，这种曲率变化会以光速向外传播，也就是重力波。物体质量越大，重力波的效应越显著，越容易被探测到。因此宇宙中最强的重力波，是来自最激烈、最壮观的事件，例如两个黑洞相撞、大型恒星爆炸，或者138亿年前创生宇宙的“大爆炸”。

 

　　重力波为什么如此重要？

 

　　重力波在宇宙里进行，不受任何阻碍。关于宇宙，目前所知的一切都来自电磁波，如无线电波、可见的光、红外光、X光及伽马射线。而这些波行进时都会遭受干扰，导致科学界了解的宇宙只是局部的。

 

　　重力波的行进却不存在任何障碍，因此是丰富的新知来源。黑洞即为一例，光或无线电波都无法“逃出”黑洞，但重力却不受影响，它可以帮助科学家解开黑洞之谜。

 

　　为什么重力波难被探测到？

 

　　重力波的效应非常渺茫。举例而言，两个黑洞相互环绕时，辐射出的重力波其波长可能有100万公里，但振幅不到一个原子的大小。就探测重力波的LIGO而言，其雷射光束虽然长达4公里，但如果探测到来自遥远星系的重力波，其变化大约只能有1个质子的宽度。

 

　　此次探测到的重力波来自什么？

 

　　美国加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO的研究人员宣布，动画片未解之谜，南极未解之谜，毛泽东未解之谜，清朝未解之谜，世界100未解之谜，此次探测到的重力波是两个黑洞合并时产生的。据他们估计，这两个黑洞合并前的质量分别相当于36个与29个太阳质量，合并后的总质量是62个太阳质量，其中相当于3个太阳质量的能量在合并过程中以引力波的形式释放。

 

　　【相关】

 

　　霍金：天文学起革命

 

　　大公网2月13日讯 据英国广播公司报道：美国LIGO科学家宣布正式发现重力波，证实了爱因斯坦广义相对论最后一个预言，引发全球回响。

 

　　黑洞专家、英国天文物理学大师霍金表示：“重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。”他说：“除了检验广义相对论，我们可以期待透过宇宙史看到黑洞。我们甚至可以看到时期初期宇宙的遗迹、看到其一些最大的能量。”

 

　　美国总统奥巴马也在推特上恭贺参与研究的科学家。

 

护士出国http://.dzhlxh.,长沙网络营销http:///,他激动的写道：“爱因斯坦是对的！”

 

　　脸谱创办人朱克伯格在脸谱赞扬这次发现重力波的科学家，称他们的成果是“现代科学最重大发现之一”。朱克伯格在留言中还说：“今日突破不仅是仰赖多国优秀科学家和工程师的才华，也是电脑运算能力近年来突飞猛进的促成。恭喜所有帮助让这一切成真的人。你们让爱因斯坦引以为荣。”

 

　　LIGO为双黑洞重力波而生

 

　　大公网2月13日讯 综合报道：上世纪60年代，人们开始琢磨怎么探测重力波。最早的探测器是一个大铝筒。基本原理是，如果重力波的频率跟铝筒的共振频率一致，会引起它的显著收缩─拉伸。他的发明者乔·韦伯曾于1969年宣布测到了重力波，但最终被认定只是乌龙。

 

　　后来人们又发展出了激光干涉仪为原理的探测器。代表就是美国的LIGO和欧洲的VIRGO。基本原理是，把重力波扫过导致的长度变化，转变为激光干涉结果的光强变化。同样的原理，放到天上，能得到更长的臂长。所以美欧提出了LISA计划，中国也提出了天琴计划，都是打算发射空间卫星，进行长距离的干涉测量。

 

　　波速不变的话，波长与频率成反比。臂长越长，也就对更低的频率更敏感。所以LIGO、LISA、脉冲星、微波背景辐射，它们分别示踪不同频率的重力波信号，彼此互为补充。

 

　　其中，LIGO对频率~100的信号最敏感。这正是双黑洞、双中子星等双致密天体并合前的一瞬发出的重力波的频率。因此不难理解，是LIGO抢先探测到了重力波。

 

　　而LISA、天琴就要低频一些了，它们对频率为~10^-2到~10^-4的信号最敏感，因此更适合寻找银河系中相对慢速绕转的双致密星，以及因身材庞大而转不快的超大质量双黑洞。

 

　　港科学家参与探测 有信心夺诺奖

 

　

 

图：年仅29岁的香港科学家黎冠峰\大公报记者林良坚摄

 

　　大公网2月13日讯（记者刘家莉）有份参与此次研究的香港中文大学物理系研究助理教授黎冠峰，是唯一来自香港院校的科学家，他12日接受采访时直言“几乎是百分之百肯定可获诺贝尔奖，不是今年就是明年”。

 

　　年仅29岁、生于香港的“80后”科学家黎冠峰，自2009年起就参与LIGO的研究工作，与全球逾千名科学家一同探测技术及分析重力波相关数据。黎冠峰12日在中大记者会上表示，重力波可影响物体的长度，LIGO成功探测重力波，说明时空可以扭曲及压缩，包括令地球某些距离转变，成为黑洞、宇宙暴涨和大爆炸等理论的强力证据。

 

　　对能够成功探测重力波，黎冠峰感到非常兴奋。他忆述，去年9月发现侦测仪器有震动，随即致电身处美国加州的学生查询验证，各地科学家透过视象会议确定探测到重力波时，众人欢呼拍掌。他说，有关研究已进行了20年，当中最大困难在于地球不时出现其他震动，难以确定探测到的波幅，是由黑洞合并时产生的重力波，要进行多重计算，以及技术上减少有关影响，先能够确定。他认为，此次发现可谓科学界一个转捩点，代表天文学正式踏入新纪元。

 

　　吁特区政府重视科研

 

　　生于香港的黎冠峰，自小喜爱太空及行星等知识，4岁时与家人移民至荷兰，2009年于剑桥大学自然科学系获得学士与科学硕士学位。虽然离港多年，但他有感香港是自己的根，去年决定只身回港寻根，并于8月加入中文大学。他认为，香港地方虽小，爱情公寓未解之谜，佛教未解之谜，兵马俑的未解之谜，100个未解之谜，但发现不少港生对天文、物理有兴趣，但可能因社会或就业压力选择读经济或医科，“他们可能搵工较容易，所以放弃科学”。

 

　　谈到香港的科研发展，黎冠峰希望，特区政府可为科研提供更多资源，例如提供更多研究基金及学习机会，有望吸引更多学生从事科研工作，香港科研成就必定会更好。此外，中大将于下月成为LIGO成员，而中大物理系本科生刘家栋亦于去年暑假前往加州理工学院跟从黎冠峰参与LIGO的研究工作。