引力波对宇宙的影响(爱因斯坦的预言被证实)

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你能想象吗,其实身处宇宙的我们,此刻或许正在时空里荡漾。

早在百年前,爱因斯坦就曾预言:宇宙中存在引力波!但是当时人们根本参不透,这位“科学怪人”脑中的宇宙究竟什么样。

如今,引力波被证实确实存在!今天我们就来聊聊,引力波到底是什么。

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爱因斯坦的预言

1915年,爱因斯坦在认识到引力,是一种非常特殊的相互作用后,提出了广义相对论。其着重指出引力的本质,就是时空弯曲!

次年,也就是1916年,爱因斯坦又提出并论证了引力是以波的形式进行传播的。这就是爱因斯坦预言宇宙存在引力波的由来。

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我们不得不佩服,这个智商天花板的男人,早在百年前,就预言了引力波的存在。要知道以那时的科技水平而言,根本无法探测到引力波。

而且爱因斯坦十分具象地提出,引力波以光速传播,时空也不是均匀平整的,而是变化弯曲的!

要知道他所打破的,不仅仅是一个认知,还有曾经被奉为“完美真理”的牛顿经典力学!

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当年,牛顿被落下的苹果“砰”的一声,砸出了“万有引力”定律。谁也没有想到,这习以为常的现象背后,竟然包含着宇宙万物运行的规律!

随后通过对力学的不断研究和探索,牛顿凭借三大定律,获得了近代物理不可撼动的学术地位。那爱因斯坦又是怎么走出巨人的权威,发现引力波的呢?

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最初,爱因斯坦对于引力波的构想,只是源于脑中的一个“灵光乍现”。

随后通过对弱引力的线性化处理,将用黎曼几何写出来的引力场方程进行简化,从而推导出了纯理论的引力波方程。

也就是说引力波的提出,源于类似数学上电磁波方程的方程式推导,而非真实的实验观察。

引力波对宇宙的影响(爱因斯坦的预言被证实)(5)

于是,学术界关于引力波是否真的存在,多年来还是持怀疑态度的。即使有爱因斯坦这样的物理大神背书,人们还是更相信“眼见为实”。

就好像千百年前,古人不知道地球有多大,所以一直认为天圆地方,陆地是平的一样。那引力波究竟是什么呢?

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引力波到底是什么

假如爱因斯坦和牛顿两位物理学大神,因为学术问题扭打在一起,你站谁?

在牛顿的经典力学中,时间是匀速向前的,空间也是均匀拓展的。

时间和空间的绝对性,决定了宇宙具有平稳持续扩散的规律性,根本不可能存在什么起伏,因为人类千百年来的平稳生活空间是肉眼可见的。

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但爱因斯坦却不这么认为。在爱因斯坦的广义相对论中,时空会发生扭曲,宇宙也并非平坦无际。他认为,整个宇宙充满了以光速扩散的引力波。

只要是有质量的物体,就会使其周围的时空发生扭曲,质量越大,时空扭曲越厉害。

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后者的科学视野,一下子就把常年注视于天体运行规律的科学惯性,转移到了存在于天体周围的广袤空间中来。

随着爱因斯坦细致而严谨的论述和推导,物理学界也开始逐步认同,并接受了这位伟大的物理学巨人的观点。那引力波究竟是一种怎样的存在呢?

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简单理解,引力波就好比我们向水面投掷石块,荡起的涟漪一样。又类似于地震发生时,检测仪表上逐层向外扩散的波浪线。

其扭动的幅度和频率,就是引力波的振幅和频率,所以如果能测量到天体的扭动,便可以测量到引力波了。

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但是,实现测量的最大阻碍,就是天体之间动不动就数万光年的距离。即便是宇宙中最强的引力波,传导到地球,振幅也不过亿万分之一纳米罢了。

所以如果想捕捉到较为强烈的引力波,就必须有预见性的,对准某一深空,并凭借运气观测到质量巨大的天体之间发生灾变,从而相互作用,加速运动。

例如,找到来自宇宙深处,黑洞融合所产生的噪声等。当然,这个概率可以说是相当小的。

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因此,需要特别指出的是,即便是认为引力波肯定存在的爱因斯坦,当年也觉得人类可能永远也无法探测到引力波!

但天才就是天才,他们超前的科学视角,注定是一般人短时间内无法理解的。就好像真理永远是真理,它一定经得住时间的考验。

当初,令人“一头雾水”的预言,如今却被天文学家证实:宇宙中存在的引力波,已被清晰地探测到了。

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“时空涟漪”确实存在

爱因斯坦的引力波预言被证实,“时空涟漪”的褶皱里有什么?是高维度空间,还是多重宇宙?

地球只是茫茫宇宙的一粒尘埃,质量庞大的天体运动,离我们实在太过遥远,而近距离的物体,在加速运动的情况下,产生的引力又十分微弱,所以近百年来,物理学界一直都对引力波是否真实存在心存疑虑。

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不过1974年,科学界就有了进一步的发现。被命名为PSR1913 16的脉冲双星的发现,证实了致密双星系统的引力辐射,与广义相对论的预言完全一致。

2016年2月科学合作组织,更是通过多年来对一组13亿年前,就开始的双黑洞碰撞与并合的观测,向全世界宣布:人类首次观测到,并直接探测到了引力波!

这两个黑洞的原初引力波,来自于138亿年前的宇宙大爆炸。他们一个相当于36个太阳质量,一个相当于29个太阳。

两个黑洞在融合前,彼此相互旋转,随着距离的靠近,旋转速度逐渐加快,部分能量以引力波的形式被释放。

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当二者合二为一,形成了一个62个太阳质量的超级黑洞。那散失的3个太阳质量,就是合并的数百万年来,以光的速度向宇宙传递出的引力震动。

不仅如此,科学家还在黑洞合并后,二次探测到了引力波。

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至此,整整一百年后,爱因斯坦的预言被证实。那有人就会问了,质量如此大的天体,为何会“浮”在太空,不会“沉”下去呢?

这是因为,宇宙中不仅有引力波,还存在引力场。大质量的星体,虽然压弯了宇宙的平面,但是其曲率的空间也是非常广的。

就好像一个滚落于蹦床的铁球,悠长而弯曲的宇宙平面,会将星球托起来不让其下沉。

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而身处地球的我们感受不到宇宙的涟漪,只不过由于宇宙范围太大,即便是宇宙中密度最大的天体,超大质量的中子星发生剧烈的相互运动,其释放的引力短时间内也很难到达地球。那这些弯曲荡漾的时空里又有什么呢?

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有人说,如果引力波扭曲的时空褶皱能被展开,或许四维空间将不再遥不可及,甚至多重宇宙的存在也不是没有可能。

届时,我们或许能够轻而易举地摆脱天体引力的桎梏,借助引力波实现梦幻般的时空穿越,听起来是不是很令人期待呢。

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