|轻松趣味| 引力波是到底个什么鬼?文科生版

风中的蒲公英
风中的蒲公英 2 个回复 / 14382 个查看 2016-02-14 10:23
引力波是到底个什么鬼?文科生版——看不懂扣小编工资!

2016-02-13 淡定明志 
来自微信:少儿科普

小编说
雷猴啊!

针对本文小编要唠叨一下:第一是由于小编本身水平有限,第二是本微信公众账号是少儿科普,第三是这一篇是写给文科生的,所以,文中坚决不用专业词汇,坚决不用枯燥的数据,只讲道理!所以,恳请各位理科学霸手下留情,不要挑刺。
不过呢,本文已经找了中国科学技术大学天文物理系的袁业飞教授备案并斧正过了。袁教授给了本文的点睛之笔,帮本文进行了专业性把关。(此处可以有一些噼里啪啦的掌声)
 
1
上帝给的三个苹果
先从苹果说起。上帝有四个苹果,第一个,给夏娃吃掉了。第二个砸在牛顿头上。第三个给了乔布斯。第四个给了筷子兄弟。
其中第二个,砸在牛顿头上的,让牛顿发现了万有引力(当然绝非这么简单)。但是牛顿只是发现了万有引力,没解释为什么会有万有引力,万有引力是怎样产生的。

2
爱因斯坦的相对论
但是爱因斯坦,通过相对论给出了万有引力产生的原因,那就是因为物体具有质量。有质量会怎样,有质量会引起物体周围空间的扭曲。打个比方,就是一个人坐在沙发上,会把平整的沙发表面压得凹陷下去。空间也一样。比如太阳、地球、恒星、黑洞,放在时空中,都会引起时空的扭曲凹陷。同样道理,质量越大,凹陷越深。所以,胖子不要坐沙发,不然更矮,更显胖。


3
凹陷了会发生什么
凹陷会怎样。凹陷平面上的两个物体,会有逐渐靠近的趋势,也就是引力产生的原因。也就是平整沙发上的两个人,会有靠近的趋势。这个可以看下图。


同样道理,放在宇宙中,质量越大,距离越近,两个天体靠近的趋势越强,引力也就越大。

然而,沙发上的两个人并没有因为这个引力吸引到一起,因为这个引力太弱了,弱到了相对于摩擦力完全可以忽略不计的程度。所以,两个胖子并没有紧紧的拥抱在一起。

但是空旷的宇宙中,并没有什么摩擦力,所以,他们只有一个办法,克服掉不被直线吸引到一起,那就是旋转。通过旋转的离心作用,保持或者暂时保持的星系平稳的运作。

但是根据爱因斯坦的广义相对论,两个硕大天体旋转运动的时候,会影响到周边的时空,产生扰动,或震动,或波浪。就像胖子跺一脚,大地颤三颤一样,也像地震产生地震波一样的道理,也像平静的水面上,一对鸳鸯戏水所产生的涟漪一样。

好了,总之剧烈运动的天体(物体)扰动周围的时空,会辐射引力波。

4
为啥100年都没发现,科学家干啥吃去了!

首先引力波本身非常非常微弱。而且引力波的强度跟天体的质量和运动剧烈程度有关。天体质量越大,运动越剧烈,产生的引力波越强。也就是宇宙中爆炸性的大事件,才相对容易观察,比如黑洞合并,星系合并,超新星爆炸、中子星等事件。但是这些离地球又太远,等传到地球的时候,引力波已经更弱了。这次观察到的引力波,是13亿年以前的大事件,也就是两个大约30太阳质量的黑洞碰撞所引发的的引力波。而且,这个振幅之小,是在原子核尺寸的千分之一的尺度。就好像我们在操场用显微镜找一个细菌细胞一样。也可以说,你在北京对着空气说了一句话,我在合肥拿着仪器等着收听……
所以,这对仪器和人的要求都很高,非常难办到。而且科学家也是历经多次挫折,不断的调整方案,改进仪器,多少年才观测到的。

5
为啥又是美国?中国的科学家干啥去了?

天文科研本身是非常烧钱的,而且,烧起来未必有什么成果。1993年,美国国家科学基金会拨款十几亿美元,给加州理工和麻省理工,建了两座寻找引力波的激光干涉天文台。
烧了十几亿美元,的确也没什么成果,那怎么办,继续烧。2010年又追加了2个亿美元升级系统,才有了现在的成果。而以国内顶尖的中国科大为例,每年所有院系总的科研经费,才16亿人民币左右,怎么跟老美比呢。引力波项目累计参与的科学家达1000多人,举个例子,中国科大所有的科研人员也才一千多人。
不过大家不要灰心,不要泄气,随着国力的不断壮大,我们国家也开始有这种科研神器了。比如在贵州,正建造世界最大口径的射电望远镜。不过投入才12个亿人民币,折合2亿美元,跟财大气粗、人才济济的老美还是没法比啊。

6
引力波发现又怎样?有什么意义?能吃么?

在小编的认知范围内,并结合袁教授的指点,总结了如下意义:

1. 是广义相对论的巨大胜利,证实了爱因斯坦广义相对论的正确性,也就是现代物理的两大支柱之一的相对论是稳固的。既然相对论是对的,基于相对论的科研思路可信性大大提高。就好像走一条未知的路,走到半路,有人怀疑不对,结果证实是对的,那么就可以加快步伐了。而且,与相对论不一致的引力理论就没必要再继续研究了,提高了整个科研及效率,推动了科学的跨越式发展。

2. 袁教授:目前来自遥远的宇宙的信息主要来自电磁波,引力波的发现,打开了一个新的了解宇宙的窗口。我们了解宇宙的演化历史,是通过宇宙早期留下来的化石。宇宙微波背景辐射是宇宙大概380万岁(宇宙年龄137亿)时候留下来的电磁波,要想了解宇宙极早期的演化,只有通过更早期留下来的引力波的辐射。还有,电磁波可以被屏蔽掉,引力波不可以,引力波携带了宇宙早期,宇宙天体内部等等的信息。

3袁教授:引力波的重要性在于:人类以前以为自己只有一双能够看见外界的眼睛(各个频段的电磁波探测),现在发现自己还有一双能够听见外界的耳朵(引力波,同样包括很多波段)。还有中微子也是新的窗口(好比又多了只鼻子了解外界)。

4.宇宙大爆炸所产生的引力波,会是人类探索宇宙起源的重要线索了。一旦寻找到合适的引力波,人们将能够为大爆炸理论和宇宙膨胀理论找到有利的证据。

5。引力波探测除了能够检验广义相对论之外,还有助于证明其它版本的引力理论正确与否,还将推动引力量子化的研究,最终把引力融入其它三种基本相互作用,完成爱因斯坦大统一的伟大梦想。
明霞
明霞 2016-02-15 16:36
哈哈,,恶补了会引力波~~~
神的孩子
谢谢分享!:)

看贴回贴,也是一种爱,还等什么?:)
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