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引力波发现的意义(发现引力波意味着什么?为什么这么重要)

编辑:dtxinpuda 时间:2022-03-28 23:01:27 阅读量:842

1、人类发现引力波有什么重大的现实意义吗


首先,这一发现填补了广义相对论实验验证的最后一块缺失的拼图。

其次,这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。

在天文学几百年来的发展过程中,人们观测宇宙的主要手段是观测光,也就是说几乎所有天文实验都是在收集光子。 

第三,这一发现有助于真正理解宇宙大爆炸原初时刻的物理过程。

第四,这一发现意味着对宇宙微波背景辐射的测量将会进入下一个重要里程碑。

2、不懂物理学的人如何理解发现引力波对人类的重大意义

目前关于这一发现的报道和科普文已有很多,但是不少文章(特别是新闻报道)喜欢把原初引力波比喻成“大爆炸的涟漪”。名字很美,但却是一个误解。其似乎在暗示,原初引力波的产生,如同一个本来平静的空间,一颗炸弹爆炸所激起的冲击波。但实际上,这很不确切。

一 ,中文报道里用到一个词——“原始”。这个词的英文是“primordial”,宇宙学中一般译为“原初”。“原初”在宇宙学中一般是泛指“复合之前”这个阶段。宇宙在大约38万年的时候,随着温度的降低,自由质子和电子重新结合成中性原子——所谓“复合”。此时,等离子体的雾霾散去,宇宙变得透明,光可以畅行无阻。于是这些光,经过137亿年的征程,进入我们的“眼睛”,即是所谓“宇宙微波背景辐射”——婴儿宇宙38万岁时的照片。“宇宙微波背景辐射”在1964年就被贝尔实验室的Penzias和Wilson发现了,并为二人带来了1978年的Nobel物理学奖。

二,在早期宇宙研究中,“原初”更进一步特指“宇宙学暴涨”——宇宙极早期经历的急剧加速膨胀过程——时期。最初,“暴涨”理论的提出,是为了解决旧的“大爆炸”理论的几个困惑,比如:今天的宇宙空间为何看上去如此平坦?宇宙这么大,各个地方离得那么远,却为何看上去都差不多?而“暴涨”理论非常优雅地解决了这两个疑难:急剧的加速膨胀——就像吹气球一样——把所有可能的不均匀和不平坦都抹除、拉平了。今天的宇宙最初是一块很小的区域,是“暴涨”把它们拉开的;所以各部分离得这么远、却看上去差不多,因为它们曾经在一起。10月3日消息,继昨天诺贝尔生物学奖之后,诺贝尔奖正式公布了诺贝尔物理学奖的获得者, rainer weiss, barry c. barish and kip s. thorne,通过ligo(激光干涉仪)首次探测到引力波,初始的ligo设备仅仅是在麻省理工的一个课堂练习,由rainer weiss(现是麻省理工已退休的物理教授)最早提出。

引力波是时空的涟漪,它是由宇宙中的一些最为剧烈的事件产生的,如大质量致密天体的碰撞或合并事件。引力波的存在早在1916年便已经由爱因斯坦预言,当时爱因斯坦证明了加速下的大质量物体将会扭曲时空,并产生从该源头发出的时空涟漪。这种“涟漪”将以光速穿过宇宙,携带着关于产生它们的那次灾难性事件和引力本质的珍贵信息。

当爱因斯坦最早提出他的广义相对论的时候,他彻底革新了我们原先对于时间与空间的概念理解。在1916年 ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。


2016年6月16日凌晨,ligo合作组宣布:2015年12月26日03:38:53 (utc),位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号;这是继 ligo 2015年9月14日探测到首个引力波信号之后,人类探测到的第二个引力波信号


引力波应该能够穿透那些电磁波不能穿透的地方。所以猜测引力波能够提供给地球上的观测者有关遥远宇宙中有关黑洞和其它奇异天体的信息。而这些天体不能够为传统的方式,比如光学望远镜和射电望远镜,所观测到,所以引力波天文学将给我们有关宇宙运转的新认识。尤其,引力波更为有趣的是,它能够提供一种观测极早期宇宙的方式,而这在传统的天文学中是不可能做到的,因为在宇宙再合并之前,宇宙对于电磁辐射是不透明的。所以,对于引力波的精确测量能够让科学家们更为全面的验证广义相对论。

引力波有两个非常重要而且比较独特的性质。第一:不需要任何的物质存在于引力波源周围。这时就不会有电磁辐射产生。第二:引力波能够几乎不受阻挡的穿过行进途中的天体。然而,比如,来自于遥远恒星的光会被星际介质所遮挡,引力波能够不受阻碍的穿过。这两个特征允许引力波携带有更多的之前从未被观测过的天文现象信息。

3、发现引力波意味着什么?为什么这么重要


引力波的发现意义重大,从科学意义上看,引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中,这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波,就可以揭开宇宙的各种谜团,甚至了解宇宙的开端和运行机制。因此也有这样的说法,如果引力波的发现被确定,那么几乎可以肯定会入选诺贝尔奖。1993年的诺贝尔奖就是授予了间接发现引力波存在的科学家,当时两位科学家泰勒和赫尔斯对脉冲星双星系统PSR1913+16进行研究,发现其系统内有两颗中子星,它们快速围绕对方公转,最终发现了引力波间接证据。

一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波,就可以揭开宇宙的各种谜团,甚至了解宇宙的开端和运行机制  一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波,就可以揭开宇宙的各种谜团,甚至了解宇宙的开端和运行机制

2014年3月,BICEP2望远镜科学家称发现了宇宙大爆炸时期产生的原初引力波,这个发现瞬间轰动了世界,科学家在宇宙微波背景辐射中探测到B模偏振,认为这是原初引力波的证据。这个发现不仅意味着我们探测到引力波,而且还发现大爆炸时期的引力波,更令人惊讶的是根据这个理论我们甚至可以推出平行宇宙的存在。不过,很快BICEP2望远镜的发现成果被否定,科学家验证后发现是银河系的尘埃对观测形成干扰,这个发现是错误。

由此也可以看出,引力波对于现代天文学而言是多么重要,一旦发现引力波直接证据,我们就能够通过这个途径观测并研究它,进而揭开宇宙深层奥秘。广义相对论预言的时空扭曲的振动就是引力波。 引力波最基本的用途就是天文观测,这足以引起一场天文学革命了。 第二,如果引力波被证明具有雷管鸡所预言的特性,那我们所有的太阳能电池都将成为雷管鸡引力锥。而我们用的太阳能将是之前5倍!进而火力发电的减少,碳排放、雾霾减少。 第三,谁知道一个刚出生的婴儿有什么用呢?

4、引力波的发现在科学上有多大的意义


引力波发现的科学意义

1、支持了广义相对论;

2、支持了暴涨理论;

3、支持了“微扰”量子引力;

4、确定了张量、标量涨落幅度比值;

5、确定了暴涨的能量标度;

6、进一步限制了暴涨模型;

7、开辟了引力波观测窗口。1、广义相对论以时空几何来描述引力,而引力波的发现,代表了人类直接探测到了时空几何的动态扭曲。

2、作为恒星演化的末态,黑洞是天文学中的一种重要物体。引力波让我们详细观测到了其附近时空几何的强烈弯曲和震荡。

3、进一步的引力波观测,让我们以全新的方式精确的检验广义相对论,也开启了观察宇宙的新视窗。

4、ligo的实验本身,代表了精密测量科学取得了重大进步。”

5、引力波的发现,到底有什么现实意义


引力波才刚刚被发现,它的作用还需要更多的研究,所以不能肯定它有那些功效

标签:引力波发现的意义

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