文章來(lái)源：蝌蚪五線譜
愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論中有一個(gè)重要預(yù)言，如果大質(zhì)量天體發(fā)生碰撞、超新星爆發(fā)等極端宇宙事件會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的引力波。這是一種時(shí)空漣漪，就像波一樣傳遞開(kāi)來(lái)，數(shù)十年內(nèi)科學(xué)家一直在尋找引力波，但都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。2015年9月，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)有了新的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家勞倫斯·克勞斯指出激光干涉引力波天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了引力波，如果這個(gè)發(fā)現(xiàn)屬實(shí)，那么將是一次轟動(dòng)性的科學(xué)事件。激光干涉引力波天文臺(tái)位于美國(guó)，從1999年建成開(kāi)始，就一直在尋找引力波，近年來(lái)完成了新一輪的升級(jí)改造，目的就是發(fā)現(xiàn)引力波。
對(duì)于激光干涉引力波天文臺(tái)的發(fā)現(xiàn)，也有科學(xué)家質(zhì)疑這個(gè)發(fā)現(xiàn)成果，以至于有傳言指出這個(gè)引力波信號(hào)可能是虛假信號(hào)。由于引力波非常微弱，探測(cè)引力波需要較高的精度，因此一個(gè)微小的誤差都會(huì)造成假信號(hào)的出現(xiàn)，讓引力波信號(hào)失真。激光干涉引力波天文臺(tái)的研究人員岡薩雷斯認(rèn)為現(xiàn)在給出數(shù)據(jù)還太早，發(fā)布引力波被發(fā)現(xiàn)的消息可能會(huì)引起誤解。事實(shí)上這項(xiàng)工作仍然在驗(yàn)證之中，如果結(jié)果確定是假信號(hào)，豈不是最后變成了謊報(bào)軍情？目前美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)的引力波發(fā)現(xiàn)所透露的消息不多，官方發(fā)言人稱待結(jié)果確定后會(huì)公布。
引力波是什么？
激光干涉引力波天文臺(tái)的發(fā)現(xiàn)再次讓引力波成為公眾焦點(diǎn)，引力波的理論提出很早，但我們至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。引力波的基礎(chǔ)理論來(lái)自廣義相對(duì)論中的引力輻射理論，相對(duì)論中預(yù)言了引力波會(huì)產(chǎn)生于強(qiáng)引力場(chǎng)的天體事件。有趣的是宇宙中的強(qiáng)引力場(chǎng)天體非常之多，比如超大質(zhì)量黑洞合并，脈沖星自轉(zhuǎn)、超新星爆發(fā)等都是引力波的強(qiáng)有力來(lái)源。引力波與電磁波天文學(xué)又有不同的地方，比如引力波無(wú)法通過(guò)電磁輻射直接觀測(cè)，引力波與宇宙中物質(zhì)的相互作用是非常微弱的，可以傳播至很遠(yuǎn)的宇宙空間。
引力波的探測(cè)目前仍然存在困難，科學(xué)家認(rèn)為引力波盡管有間接的證據(jù)顯示其存在，但直接證據(jù)缺乏。在過(guò)去十多年內(nèi)，科學(xué)家通過(guò)毫秒級(jí)脈沖星信號(hào)的篩查來(lái)發(fā)現(xiàn)引力波，但是也沒(méi)有結(jié)果。對(duì)此科學(xué)家也提出了幾種可能性的解釋，比如引力波或位于高頻段上，中子星合并產(chǎn)生的引力波需要利用靈敏度更高的探測(cè)器進(jìn)行觀測(cè)。這也是為什么激光干涉引力波天文臺(tái)每隔一段時(shí)間要升級(jí)的原因，如果在這個(gè)頻段沒(méi)有新的發(fā)現(xiàn)，就要繼續(xù)升級(jí)。
有哪些裝置可探測(cè)引力波？
目前比較著名的要數(shù)激光干涉引力波天文臺(tái)，1999年建成的時(shí)候，造價(jià)接近4億美元，在美國(guó)路易斯安那州列文斯頓和華盛頓州的哈福德之間有兩個(gè)探測(cè)器，呈現(xiàn)L型排列，利用邁克耳遜干涉儀原理進(jìn)行測(cè)量引力波。L型測(cè)量臂很長(zhǎng)，達(dá)到4公里，兩個(gè)測(cè)量臂垂直排列，兩端各有反射鏡面?？茖W(xué)家認(rèn)為激光在測(cè)量反射臂上來(lái)回反射，如果干涉條紋發(fā)生了變化，就說(shuō)明探測(cè)到了引力波事件。2005年之后，激光干涉引力波天文臺(tái)再次進(jìn)行了升級(jí)，使用更高功率的激光器和避震措施，降低誤差。
在意大利的比薩附近也有類似的裝置，一個(gè)雙臂探測(cè)器長(zhǎng)度達(dá)到3公里，是歐洲測(cè)量引力波的關(guān)鍵設(shè)備。德國(guó)漢諾威也有引力波測(cè)量裝置，兩個(gè)測(cè)量臂長(zhǎng)度為600米。歐洲前不久還發(fā)射了LISA探路者航天器，定點(diǎn)在拉格朗日點(diǎn)L1上，距離地球大約150萬(wàn)公里。德國(guó)達(dá)姆施塔特是LISA探路者航天器的控制中心，探測(cè)器主要任務(wù)目的就是尋找宇宙中的引力波，內(nèi)部帶有2公斤的金鉑合金立方體，數(shù)量為兩個(gè)，為垂直放置，如果兩個(gè)立方體位置發(fā)生變化，就證明探測(cè)到了引力波的存在。不過(guò)這個(gè)任務(wù)僅僅是歐洲空間局引力波空間探測(cè)計(jì)劃的一部分，側(cè)重于演示和驗(yàn)證。
發(fā)現(xiàn)引力波意味著什么？
引力波的發(fā)現(xiàn)意義重大，從科學(xué)意義上看，引力波可以直接與宇宙大爆炸連接。廣義相對(duì)論中預(yù)言的引力波也可以產(chǎn)生于宇宙大爆炸中，這就是說(shuō)大爆炸之初的引力波在137億年后的今天仍然可以探測(cè)到。一旦我們發(fā)現(xiàn)了宇宙大爆炸時(shí)期的引力波，就可以揭開(kāi)宇宙的各種謎團(tuán)，甚至了解宇宙的開(kāi)端和運(yùn)行機(jī)制。因此也有這樣的說(shuō)法，如果引力波的發(fā)現(xiàn)被確定，那么幾乎可以肯定會(huì)入選諾貝爾獎(jiǎng)。1993年的諾貝爾獎(jiǎng)就是授予了間接發(fā)現(xiàn)引力波存在的科學(xué)家，當(dāng)時(shí)兩位科學(xué)家泰勒和赫爾斯對(duì)脈沖星雙星系統(tǒng)PSR1913+16進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其系統(tǒng)內(nèi)有兩顆中子星，它們快速圍繞對(duì)方公轉(zhuǎn)，最終發(fā)現(xiàn)了引力波間接證據(jù)。
2014年3月，BICEP2望遠(yuǎn)鏡科學(xué)家稱發(fā)現(xiàn)了宇宙大爆炸時(shí)期產(chǎn)生的原初引力波，這個(gè)發(fā)現(xiàn)瞬間轟動(dòng)了世界，科學(xué)家在宇宙微波背景輻射中探測(cè)到B模偏振，認(rèn)為這是原初引力波的證據(jù)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)不僅意味著我們探測(cè)到引力波，而且還發(fā)現(xiàn)大爆炸時(shí)期的引力波，更令人驚訝的是根據(jù)這個(gè)理論我們甚至可以推出平行宇宙的存在。不過(guò)，很快BICEP2望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)成果被否定，科學(xué)家驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)是銀河系的塵埃對(duì)觀測(cè)形成干擾，這個(gè)發(fā)現(xiàn)是錯(cuò)誤。
由此也可以看出，引力波對(duì)于現(xiàn)代天文學(xué)而言是多么重要，一旦發(fā)現(xiàn)引力波直接證據(jù)，我們就能夠通過(guò)這個(gè)途徑觀測(cè)并研究它，進(jìn)而揭開(kāi)宇宙深層奧秘。(作者：謝頓)
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