来源:创新社(ID:chuangxinshe)北京时间2月11日23点30分(
美国东部时间2月11日10点30分),美国国家科学基金会召集来自Caltech,MIT和LIGO的科学家宣布:
5.1sigma置信度,看到两个分别为36和29太阳质量的黑洞并合为62太阳质量黑洞,甚至看到了并合的过程,最终成为Kerr黑洞。传播速度跟光速一致!

图片来源:微博@NASA中文
这是在2015年9月14日北京时间17:50:45分,激光干涉引力波观测平台的两个探测器同时观测到的一个引力波瞬时事件,与爱因斯坦广义相对论预言的一对互相旋转的黑洞并合成一个黑洞的计算相符合。类似事件的误报率为203000出现一次。
这是人类首次证实存在恒星级双黑洞系统,是人类首次直接探测到引力波。
很多人可能是第一次听到“
引力波”这三个字。它是什么?和周立波、黄海波、红掌拨青波有什么关系?它有什么用?可不可以吃?为什么大家这么激动?它有这么重大的意义吗?
别急,让小编大概地来科普一下。
1什么是“引力波”在讲引力波之前,我们先说说大家更为熟知的电磁波。
电磁波是在1865年被麦克斯韦所提出的,在22年后被证实存在。我们所看到各种颜色的光,还有看不到的红外线、紫外线、无线电波等等都属于电磁波的一种。

和电磁波类似,就万有引力的认识,爱因斯坦这个科学巨人认为牛顿之前的理解太naive。在爱因斯坦的相对论中,认为万有引力是一种跟电磁波一样的波动,称为引力波。
牛顿啊,你还是too young too simple,sometimes naive!
如果无法想象理解我们换个说法。首先大前提,爱因斯坦认为引力是由于时空的扭曲产生的。
就像是一个铁球放在一块平铺的毯子上。球放上去,毯子中间会凹陷进去(时空扭曲),铁球越重(天体质量越大),凹陷就会越厉害(时空扭曲越严重)。而如果这个铁球是运动的,“凹陷”这个状态便会向周围传播开去,就像是平静的水池里丢进了一颗小石头。
那么,如果有两个这样的铁球相互“旋转,跳跃,不停歇”呢?

图片来源:Piled Higher and Deeper (PHD Comics)/youtube.com
就像上图所示,那种凹陷的状态会以波的形式向外传递开去。
下面这两个中子星相互吸引旋转释放引力波的图片可能更加直观一点。

图片来源:Gravitational Waves: The Big Bang's Smoking Gun
但是,爱因斯坦当时这个想法并没有得到广泛认可和证实。毕竟毛主席说过:实践是检验真理的唯一标准。
呵呵,我才是看破一切的智者!2“引力波”有什么用首先明确一点,它不能吃,嗯。
然后,由于引力波与物质的相互作用非常弱,在传播途径中基本不会像电磁波那样容易发生衰减或散射,这意味着它们可以揭示一些宇宙角落深处的信息,例如宇宙诞生时形成的引力辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播,这为直接观测大爆炸提供了仅有的可能。
另外,考虑到一般认为宇宙间不发射任何电磁波的暗物质所占比例要远大于发射电磁波的已知物质,暗物质与外界的唯一相互作用即是引力相互作用,引力波天文学对这些暗物质的观测具有重要意义。
也就是说,我们可以通过引力波,去窥探宇宙最深处、最原始的奥秘了,甚至是看到宇宙的源头!
当然,还有很重要的一点就是:证明爱因斯坦老爷子的猜想是对的!

你看我又猜对!信我得永生!3我们怎么探测到它引力波非常难以测量,因为当他们到达地球的时候已经变得非常弱了。有多弱?
弱到引力波引起的长度变化是10^-21量级的了。
但是,这没有难倒智慧勇敢的地球人!地球人发明了激光干涉测量的方法!
简单地说通过测量两条激光束相遇的时候所形成的干涉图样的变化来探测引力波。这些图样依赖于激光束的传播距离,当引力波穿过时会引起激光束的传播距离微小变化,通过干涉图样的变化便可以看出来了。(嗯,如果你本科做过物理光学实验……你懂的)
这种称之为激光干涉计的探测器的灵敏度,是与激光传播的距离成比例的。现在世界上有LIGO和GEO 600这两个工具,用来测量引力波即时空结构中的波动。因为探测器需要寻找的是很微弱的信号,所以需要 LIGO 和 GEO 的尺寸相当大。
而宣布探测到引力波的那个家伙有多大呢?横竖都是4km,你们感受一下。

按照小编1千米最好成绩,跑完全程要28min……
但是即使是这样大的尺寸还显得很拙计,它每年能遇见的引力波事件大概在万分之一件到一件之间,你看这花了几十年才探测到一次。
也因此,有科学家脑洞大开说想发射几颗卫星上天去充当这个激光干涉计探测器……
(想象一下卫星在外太空Biu Biu Biu发射激光……)
4我们为啥这么鸡冻

图片来源:微博@狼狼枪
美国LIGO的科学家说:
「所有信号都与爱因斯坦100年前所做的预言完全吻合」。这让我们不禁怀疑爱因斯坦是不是上一个宇宙文明发配到地球指点迷津的。
宇宙最不可理解的事情在于它竟然是可以理解的,若真的理解了它,人类何其有幸!焚烧众生者是时间,时间又使它熄灭。即使成为灰烬,我们依然能知道宇宙初生的那个黎明,和宇宙最终灭亡的那个夜晚。
我们将凭知识超越时空——而今天,我们将在这条道路上迈出小小的又一步。
在电磁波被发现100多年以后的今天,引力波被找到了。它是唯一可以在高维时空中传递的波,这点与电磁波完全不同,对引力波的深入研究可以带给我们对大尺度时空结构信息的全面深入了解。
同时,毫无疑问的是,由于引力波的穿透能力比中微子还要强,它也许真能像科幻小说《三体》中描述的那样,被人类用于星际通讯领域,说不定在宇宙另一端有个平行时空,在那个世界的你告诉正在看这篇微信的你,他两天后的情人节是有对象陪的……

什么是引力波?什么是LIGO?这个发现到底有多重要?下面视频通俗易懂的给你讲一遍,一定要看!
什么是引力波?LIGO是如何工作的?引力波介绍及重大意义(第30秒左右正式开始)
整理自东南大学研究生会、果壳网、科学松鼠会、新浪
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