《三體》和《星際穿越》里的引力波大揭密

1、面對的挫折和困難

外界似乎一直對引力波的研究了解并不多，認(rèn)為其剛剛起步——因?yàn)檫@方面的研究是一個(gè)典型的投入產(chǎn)出不成正比、風(fēng)險(xiǎn)還極大的科研項(xiàng)目，科研人員情商也很高好嗎？所以他們會(huì)低調(diào)、低調(diào)再低調(diào)。

其實(shí)早在1968年，美國物理學(xué)家Joseph Weber便聲稱自己使用由一些巨大鋁氣瓶組成的神秘探測器檢測到了引力波，但隨后這被證明是錯(cuò)誤的。實(shí)際上科學(xué)界對引力波的相關(guān)研究已經(jīng)開始了好幾十年，可惜一直沒有成功。

引力波是在巨大物體靠近時(shí)所產(chǎn)生的擾動(dòng)或漣漪。隨著引力波的傳播，它將拉伸或擠壓物體，但這些形變僅僅有亞原子量級（比原子更小的粒子、比原子更微觀的物質(zhì)層次）。因此，研究人員一直試圖通過觀察附近物體是如何被引力波影響來驗(yàn)證其存在，其中的難度可想而知。

最近，科學(xué)家們更傾向于使用激光干涉儀來探尋引力波。激光干涉儀將一束激光分為兩束垂直方向，并分別沿著一個(gè)很長的真空通道發(fā)射，通過事先放置的探測器，探測沿著這兩條光路反射回到初始點(diǎn)的光波。如果光波在沿路收到引力波的干擾，重構(gòu)的光束將與初始光束完全不同。

與激光干涉引力波天文臺（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，LIGO）類似，地基干涉儀的“激光臂”一般有4km長。而未來的天基干涉儀，諸如Deci-hertz干涉引力波天文臺（Deci-hertz Interferometer Gravitational Wave Observatory，DECIGO）和進(jìn)化激光干涉空間天線（Evolved Laser Interferometer Space Antenna，eLISA）中，所使用的“激光臂”所完全張開“臂展”可達(dá)百萬公里長。

在未來十年內(nèi)，利用天基干涉儀探測引力波的相關(guān)實(shí)驗(yàn)將逐步開展，并且eLISA“探路者”的發(fā)射任務(wù)也迫在眉睫。

2、引力波來自于哪里

引力波的主要來源是無時(shí)無刻都在進(jìn)行的天體物理過程（天體運(yùn)動(dòng)、撞擊等），所有高速運(yùn)動(dòng)且高加速度的物體以及大質(zhì)量天體運(yùn)動(dòng)、碰撞都會(huì)產(chǎn)生引力波并且在連續(xù)的時(shí)間里形成波，也就是前文提到的“時(shí)空漣漪”，而我們平時(shí)接觸的物體質(zhì)量太小，產(chǎn)生的引力波太弱，所以宇宙中大質(zhì)量天體的運(yùn)動(dòng)、碰撞等行為都會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的引力波。

• 全程手動(dòng)DIY 《萬有引力》App Store限免
• 在引力波這事上，霍金用了勾股定理：他還是沒錯(cuò)
• 劉慈欣談引力波：未來長期對人類生活沒任何意義
• 工人五年前談引力波：遭方舟子等人嘲諷
• 引力波被證實(shí)，天文學(xué)新時(shí)代開啟