学术活动

引力波:时空的涟漪

  • 2016年2月29日19:00,来自加州理工大学的陈雁北教授为同学们带来了一场生动精彩的引力波盛宴。

    让我们回到1905年,爱因斯坦提出狭义相对论解释了时间和空间的关系,动摇了牛顿的经典时空观,时间和空间从此开始统一起来。十年后,爱因斯坦提出广义相对论,表示有质量的物体可以让时空弯曲,引力可由弯曲时空描述。爱因斯坦进而预言了引力波的存在,这是一种时空弯曲产生的涟漪,如同水波的涟漪一样,是一种横波。陈雁北教授介绍到,引力波需要大量的物质和能量来加速,地球上威力最大的氢弹在1m的近距离内,也只能造成10的-27次方倍的距离变化,这种极为微弱的变化无法有效的测量和分析,正因如此,我们需要天体根源,我们把目光投向了广阔的宇宙。

    科学在发展,时代脚步在前进。20世纪六十年代,科学家们发现共振频率上引力波被放大的现象,这为引力波的进一步研究指明了发展方向。1974年,对脉冲双星的研究取得了突破性进展。我们观测到,双星轨道能量衰减与引力波带走的能量相符,从此,科学家们把主要研究目标放在了双中子星和双黑洞的并和上。

    与此同时,用激光干涉探测引力波的技术也逐步成熟。20世纪90年代,LIGO计划正式启动,苦于灵敏度的限制,探测项目迟迟没有结果。当时的科学界对首先发现双中子星并和的呼声比较高。2002年,当时仍然博士在读的陈雁北教授在导师的指导下,首先进行了对双黑洞并和的预测和计算。陈雁北教授坦言:当时的自己无比激动,即使拿不了诺贝尔奖,这也是对整个科学界的巨大贡献。

    然而,第一代探测器始终没有探测到任何有效的结果。2015年9月14日,第二代探测器正处在试运行阶段的时候,LIGO引力波探测器成功探测到了0.2秒内10的-18次方米的变化距离,经过推算,这是13亿光年之外的一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞碰撞并和后形成了一个62倍质量的新黑洞,其余3倍太阳质量以引力波的形式丢失。科学界再次兴奋起来。陈雁北教授告诉我们:当精度不够的时候,可能再长的时间也无法取得有效成果;当精度一下子提高以后,很快就会有新的发现,科学研究的很多方面都有这个特点。

    之后,陈雁北教授表示,此次试验仍有很多信息有待处理,他相信随着技术的进一步发展,精度的进一步提高,未来的引力波探测还有很大的发展前景。他总结道:引力波是时空的涟漪,这次引力波的观测为验证广义相对论和黑洞理论提供了第一个直接证据,引力波也将提供一种全新的天文观测手段,推动科学的发展。

    在最后的提问环节,当被问到引力波的实际应用时,陈雁北教授坦言:引力波的实际应用有待探索,但在探索引力波的过程中技术的不断进步将会逐步应用在人们的生活和国防领域。陈雁北教授此前刚刚在清华大学、北京大学、国家天文台、中科院高能物理所做过报告,讲座结束后又要马上飞往上海在上海交通大学进行讲座。科学家们光鲜的身影背后是不断付出的血泪。从2002年到2015年,十几年的研究终于有了成果,而这仅仅只是一个开始,nba赌注平台|官网-app下载:引力波的研究,我们要做的还有很多。





    责编 :宋超