正月初五是中國傳統(tǒng)迎財(cái)神的日子。但2016年的這一天,不僅中國,全世界的物理學(xué)界都沸騰了,仿佛迎來了它們的“財(cái)神”——在一波又一波傳言后,終于!北京時(shí)間2016年2月11日23:40左右,激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)負(fù)責(zé)人、加州理工學(xué)院教授David Reitze宣布,人類首次發(fā)現(xiàn)了引力波。被預(yù)言已經(jīng)百年的引力波,終于被探測(cè)到了。
不由得讓人感嘆:科學(xué)之瑰麗壯觀,它所有的迷人之處,是簡潔、優(yōu)美、可以理解。這種超越人類經(jīng)驗(yàn)的存在,超越感官可觸及的東西,卻能被人類認(rèn)知。探尋真理之路讓人沉醉。
那么,問題來了:引力波究竟是啥,這一發(fā)現(xiàn)為何如此轟動(dòng)?引力波研究有何意義?它將給人類帶來怎樣的改變?下面就由小編來帶大家了解一下關(guān)于引力波的那些事兒。
引力波也被稱為重力波,引力波是愛因斯坦廣義相對(duì)論所預(yù)言的一種以光速傳播的時(shí)空波動(dòng),是時(shí)空曲率的擾動(dòng)以行進(jìn)波的形式向外傳遞的一種方式。如同電荷被加速時(shí)會(huì)發(fā)出電磁輻射,同樣有質(zhì)量的物體被加速時(shí)就會(huì)發(fā)出引力輻射,這是廣義相對(duì)論的一項(xiàng)重要預(yù)言。
引力波與流體力學(xué)中的重力波很相似,當(dāng)液體表面或內(nèi)部液團(tuán)由于密度差異離開原來位置,在重力(gravity force)和浮力(buoyancy force)的綜合作用下,液團(tuán)會(huì)處于上下振動(dòng)以達(dá)到平衡的狀態(tài)。即產(chǎn)生波動(dòng)。引力波則是由于空間質(zhì)量和速度的變化導(dǎo)致空間產(chǎn)生的波動(dòng)。
天外飄來引力波
對(duì)于“波”,我們并不陌生,生活中時(shí)常會(huì)聽到無線電波、電磁波、聲波、光波等等,引力波也是波的一種。
既然稱之為引力波,它必然與引力有關(guān)。所以,在更深一步了解引力波之前,我們需要了解一下人類對(duì)于引力的認(rèn)識(shí)過程。17世紀(jì)末的物理學(xué)家牛頓看到了下落的蘋果,意識(shí)物體之間普遍存在的一種力,稱之為“引力”,并且將其數(shù)學(xué)化,這就是我們熟知的萬有引力。萬有引力認(rèn)識(shí)的精髓是物體質(zhì)量的存在導(dǎo)致了引力,這在牛頓之后的兩百多年里被認(rèn)為是宇宙間的絕對(duì)真理。直到1905年狹義相對(duì)論發(fā)表,再到1915年廣義相對(duì)論的發(fā)表,愛因斯坦提出了一種完全不同的對(duì)于引力的看法,引力是因?yàn)橘|(zhì)量對(duì)于時(shí)空造成了變形所導(dǎo)致,而非質(zhì)量之間的吸引。這就意味著,我們時(shí)空可被當(dāng)做一種可以變形的介質(zhì)來認(rèn)識(shí)。所以引力波,簡單來說,就是時(shí)空自身的波動(dòng)。相比較我們熟知的無線電波(或者電磁波),它僅僅是在時(shí)空之中傳播的,時(shí)空是它的媒介。
說了這么多概念性的東西,可能各位看的有點(diǎn)頭昏了吧,那么小編就用一張圖來簡易的解釋下這個(gè)物理學(xué)概念吧。