为什么ligo发出的激光债权相互抵消吗

[子俊专栏]激光人士解读干涉引力波(通俗版)
今天光易网开工大吉之日,就有好多人来问子俊:用的干涉来测量引力波。作为一个激光行业人冒死解读一下“引力波”。方舟子不要来斗我啊。
对于“波”,我们并不陌生,生活中时常会听到无线电波、电磁波、声波、光波等等,引力波也是波的一种。(注意我用的词是“听”,它是人类探索宇宙的耳朵。哈勃是人类探索宇宙的眼睛。)
爱因斯坦在1915年广义相对论中提出:引力是因为质量对于时空造成了变形所导致,而非质量之间的吸引。引力波,就是时空自身的波动。相比较我们熟知的无线电波(或者电磁波),它仅仅是在时空之中传播的,时空是它的媒介。
在爱因斯坦的描述中,有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲,物体的质量越大,时空就扭曲得越厉害。如果你将时空看成一张大橡胶膜,然后往上面放一个铁球,那么她的质量就会把橡胶膜往下压,在旁近放一个钢球,你可以看到这个景象:
可以看到,铁球和钢球分别造成的时空弯曲,让他们俩逐渐滚向了对方并最终亲密接触(哪里不对)。当然了,被另一半问到“你为什么被我吸引”时,如果你回答“因为你重”,后果自负。
太阳和地球的关系也是一样道理,只不过太阳的比地球质量大得多,造成的时空扭曲也更大,所以看上去,地球在绕着太阳旋转——按照广义相对论的思路,“引力”只是时空扭曲必然带来的现象。
那么,当有质量的铁球和有质量的钢球加速跳起转圈舞的时候,它们周围的时空会发生什么?
我们换一个场景再看看:
起伏,震颤,波浪……你可以用各种各样的词形容你在上图看到的“时空扰动”。这种变化以波的形式向外传播,用听起来很厉害的说法讲,就是“引力波”,换文艺点的说法讲,就是“时空的涟漪”。
但质量巨大的系统,比如两个黑洞或两颗中子星快速相互绕转,它们产生的涟漪可就厉害了——像这种致密双星并合过程,所释放的能量,远超太阳一生释放的能量总和。而这么大的能量,通常会集中在最后一秒内爆发——那一刻,整个宇宙中所有别的天体释放功率的总和都及不上它,怕不怕!
引力波解释到这,接着你肯定说:关我毛事!
子俊告诉你:它能做的,超乎你的想象...
如果一串引力波迎面通过你,那么变高变瘦对于你而言将不再是梦想。当然,变矮变胖也一样。在引力波的作用下,你会不断发生拉伸和压缩,你会先变高变瘦,再变矮变胖,再变高变瘦,再变矮变胖……像是这样:
哇哈哈~~ 别吓死宝宝了~~
当然,真实的变形幅度并没有那么大(幸亏如此)。即便是致密双星并合时产生的引力波,除非你就站在引力波波源附近,否则引力波只会把你的身高改变一丁点——大约是一个氢原子的100亿分之一。
接着,又有人要问子俊:这么小的差别你们是怎么探测到引力波的?
20世纪90年代,麻省理工学院的莱纳·魏斯(Rainer Weiss)想到了一个绝妙的点子:用激光的干涉来测量引力波。简单来说,一束激光在经过一个半透镜后朝向两个互相垂直的方向前进,各自撞上一面反射镜,反射回来重新汇聚。理论上,只要反射镜与半透镜的距离精确一致,汇聚后的激光能够由于干涉而相互抵消。而一旦引力波经过,激光走过的距离被改变,干涉现象也会因此发生变化,从而被观测到。
这个点子后来受到了加州理工的著名引力学家基普·索恩(Kip S. Thorne)的关注。他发现在魏斯的方法上加些合理的改进,可能行得通。于是,加州理工和麻省理工开展合作,主导了两个激光干涉引力波观测台(LIGO)的建设。LIGO呈现巨大的L形,每一边都有4千米长。(中国的天琴计划之一就是探测引力波,另网曝中国引力波探测基地藏身珠海凤凰山)
正常情况下,LIGO发出的激光相互抵消,探测器将接收不到光信号;但如果引力波经过,情况就有所区别了:
无论时空如何变化,光速是不变的。如果激光跑过的路程被引力波拉长或者压短,激光通过该边的时长就会发生变化,从而影响探测器的结果。理论上,测量到了这些变化,科学家们就相当于测量到了引力波。
这个就是引力波,子俊也只能讲到这,再讲就是很玄的科学和哲学的争议范畴。
子俊在春节期间也是被这重大科学发现所震惊到,淡定一下。总之,该吃就吃,该喝就喝,我们的光易网就是光世界的一个新东东,光世界还有很多重大发现等待我们来开启。
激光改变生活,揭示宇宙真相。
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今日搜狐热点LIGO发现引力波:人类从此拥有新的宇宙感知力
[摘要]“我们发现了引力波!我们做到了!” 北京时间日23:40左右,激光干涉引力波天文台(LIGO)负责人、加州理工学院教授David Reitze宣布,LIGO发现了引力波。
LIGO新闻发布会现场,摄影:崔筝文 | 胡一鸣(德国马普引力物理所、清华大学博士后,LIGO合作组织成员)海伦·凯勒自幼耳目不通,生活在无尽的黑暗与寂静中。她体会到视听感官被剥夺的痛苦,所以更加珍惜的可贵,写下了传世之作《假如给我三天光明》,感动无数人。然而,谁又能想到,其实人类在面对浩瀚的时,从来都是只能远观而不可聆听。望远镜越来越大越来越灵敏,却仅仅让天文学家“目明”而不能“耳聪”。人类认识的宇宙,一直是一片寂静。日,一个不管怎么看都十分平常的日子。然而在后世的历史中,一定会如此记载:这一天,人类认识宇宙,又多了一种新的武器。从此,人类不再只用眼睛去看,面对宇宙,更是洗耳恭听。这一切,仅仅是因为两个叫做高新激光干涉引力波天文台的引力波探测器,在一个宁静的夏夜,搜寻到了一阵时空的涟漪。随之载入史册的,也有这串涟漪的名字:GW150914,在日探测到的引力波(GW)。当然,在后世的考古学家考据这段历史时,也许早就记不清,这是在十几亿光年外,两个分别为29倍太阳质量和36倍太阳质量的超恒星级黑洞并合产生的信号;也大概不会记得并合发生在北京时间下午5:51;或许早就已经忘却,这个信号在从20Hz跃升到150Hz的并合频率时只用了不到0.2秒的时间;更甚至,连它是来自南天球这一点都会被湮没在历史的尘埃中;脑洞开得再大一点,也许未来的科学家早就用更高效的方法探测或产生引力波,以至于用激光干涉探测引力波这样的想法显得如同史前时代一般。然而,他们一定会仔细玩味,人类首次直接探测引力波信号的那一年,恰恰是爱因斯坦发表广义相对论的一百周年整;而宣布这一探测的年份,又恰恰是爱因斯坦根据广义相对论推导得出引力波的一百周年。 LIGO汉福德(H1,左) 和利文斯顿(L1,右) 探测器所观测到的GW150914引力波事件。引力波——跨越百年的追寻1915年,爱因斯坦用那美妙的场方程道出了引力的奥秘——时空命令物质如何运动,而物质引导时空如何弯曲。爱因斯坦很自然地就联想到,当物质在时空中运动时,时空会如何随之改变呢?很快,他就得到了一个他称之为引力波的数学解。当一列引力波向你迎面走来时,你会忽而又高又瘦,忽而又矮又胖,并且循环往复——当然,这个变化实在是非常的微小,所以爱因斯坦很快就断言,引力波无法被探测到。当一列线性偏振的引力波向你迎面走来时,你周围的时空会不断压缩——拉伸——压缩——拉伸,循环往复(图片版权:马普引力所)广义相对论还预言出各种千奇百怪的东西来,最有名的大概就属黑洞了。爱因斯坦对于黑洞很是花了一番时间研究,然而对于他而言,这些研究就好像是报纸上的趣味问答,好玩,有趣,有着智力的挑战,但同时也没有任何实际意义。自始至终,爱因斯坦从来没有正儿八经地相信过在真实的宇宙里会存在黑洞这样的东西。通过比较由数据重构的引力波应变GW150914,却恰恰以5个标准差以上的显著水平确认GW150914是一个真实的信号。上面的图片意味着,两个黑洞在并合前——也就是引力波的频率差不多达到150赫兹时——相距仅仅几百公里。在这么大的质量下靠这么近还能不发生并合的,只有黑洞了。正如马克斯·普朗克引力物理研究所(阿尔伯特·爱因斯坦研究所)的所长布鲁斯·艾伦(Bruce Allen)所说,“爱因斯坦当初认为引力波太过微弱而无法探测,并且他从未相信过黑洞的存在。不过,我想他并不介意自己在这些问题上弄错了。” 在广义相对论提出之后一个世纪,它的几个重要预言意义得到了认证。即使在黑洞并合这样极强的引力场条件下,观测得到的引力波演化也和广义相对论的预言高度吻合。在现代物理学里,很少能看到这样一个理论经历百年风雨依然屹立不倒了。众里寻他千悄悄的我走了,正如我悄悄的来;我挥一挥衣袖,不带走一片云彩。引力波,便是这样,来无影,去无踪。它就好像是铁掌水上漂的轻功高手,纵使自身携带着巨大的能量,也能做到踏沙无痕。这因为此,引力波的测量才如此困难,困扰着一代又一代的物理学家。这个原因还得从引力的性质说起。对初中物理万有引力公式稍作回忆,就可以想起所谓的万有引力常数G,其数值是67x10-11 m3 kg-1 s-2这一极其微小的数字意味着,相比其他三种基本作用力(强力,弱力,电磁力),引力实在是太微弱了。我们不妨把时空想象成一根弹簧,时空中的质量变化会导致弹簧的伸缩。但是由于引力常数太过微小,所以时空这根弹簧非常之硬,以至于其改变量极难察觉。即使施加巨大的能量也仅仅能够改变分毫。这是引力波的极大的优点,却恰恰也是引力波最大的缺点。说它是优点,是因为它极少与物质相互作用,所以阻隔得再厚的墙壁在引力波面前都如同透明一般。反观传统意义上的观测手段,一般都使用不同光子作为观测媒介。而光子却很容易与物质发生相互作用。举个例子,太阳核心区域发出的光子在太阳内部不断地被吸收——辐射——吸收——辐射,平均来说,需要花上一百万年时间才能走到太阳表面。所以,当我们观测到来自太阳表面的光子时,我们是没有任何办法直接探究太阳中心的情形的。引力波则不然,它率性至极,一旦产生,便乘兴而来,似乎什么都阻挡不住它的步伐,因此它包含着源的中心区域最核心的信息。可是,引力波的“率性”是一把双刃剑,在带来核心信息的同时,也让探测极为困难。目前的LIGO干涉仪由两条分别长达四公里并且互相垂直的干涉臂构成。沿着每条臂传播的激光束在末端反光镜(悬挂的测试质量)处被反射。当引力波经过时,时空的伸缩导致一条臂长变长的同时另一条臂长变短。当两条臂的长度变得不同时,激光束在两臂传播时间不再相同,也就是说两束激光束的相位不再同步,于是所谓的干涉条纹产生了。经过数年升级工作的高新LIGO,能检测出引力波所引起的小于质子直径万分之一尺度的变化量来。高新LIGO探测器简化示意图(未按比例显示)再看一下这一次探测到的GW150914,其释放出的峰值功率要比可观测宇宙中所有星系的光度总和的十倍还要多,如此巨大的能量意味着双黑洞系统在短短的一秒钟之内将重达3倍太阳质量(也就是大约六百万亿亿亿千克)的物质通过质能方程E=mc2转化成了巨大的能量。要知道,太阳——这对人类而言无比巨大的能量源——每秒钟也不过是吧40亿千克的物质转化为能量。两相比较,可谓悬殊巨大!如果并合过程中释放的所有能量以可见光的形式辐射出来,那么即便它发生在10多亿光年之外,它仍将在一瞬间比满月更耀眼!可是如此巨大的能量,在经过地球时,却仅仅耗散了10-17焦耳的能量,相当于一个X射线光子的能量。纵是弱水三千,我只能取一瓢饮之,引力波的探测之难,亦不难想见。引力波探测,是终点,更是起点引力波的探测,是长达一个世纪物理学家梦幻的达成,是上千科学家数十年辛勤付出的回报,它意味着一个终点。但同时,它更是一个起点。第一次直接探测引力波,仅仅是一个伟大时代的开端。引力波的意义,不仅仅是验证广义相对论,更对天文探测起着无比重要的作用。比如说,在正式运行之前,几乎没有人会相信第一个探测到的引力波信号会是双黑洞并合,而且是质量如此之大的黑洞双星。通过这一次观测,我们知道了数十倍太阳质量的黑洞是可以存在的,这意味着其前身星必定金属含量比较低,同时星风比较弱。我们还可以限制这类事件的发生率,并且预测下一次科学运行时能有多少个探测结果。这一切,都无法通过传统的电磁波天文学得到。事实上,引力波不光具备视觉所不能及的信息,其与人的听觉还有另一种异曲同工之妙:正如堵住一个耳朵,人就无法分辨声音的来源,只靠一个引力波探测器,也无法确定致密双星并合的信号。而现在测量致密双星并合信号的天空来源的方法,正如同人的听觉一样,靠到达两个耳朵的时间差,和到两个耳朵的信号的强弱比决定。因此,以地球为脑袋,引力波探测器为耳朵,LIGO的科学家们架设起了一座倾听宇宙的招风巨耳。引力波探测器通过信号到达不同探测器的时间差来确定信号的空间位置(LSC/Virgo)一个世界的长跑接力抵达了终点,但是一个新的时代,才刚刚悄然开启。作为一个普通的科研工作者,有幸出生在这个时代,见证这一伟大的历史性突破,更重要的是亲身参与进这样的历史进程,我感到三生有幸。然而,哪怕你不是物理学家,一样可以为搜索引力波做贡献!引力波的种类有很多,LIGO的科学目的除了探测来自致密双星并合的信号外,也会搜索来自银河系内的中子星的连续信号。这个搜索由于需要大量计算资源,哪怕用上LIGO自己的超级计算机也不够,所以常年征求志愿者贡献CPU时间,只需要登录http://www.einsteinathome.org/,你就可以的程序,用你电脑的闲暇时间的空余CPU,处理来自LIGO的数据,搜索时空的涟漪。无尽的自然之谜正在徐徐展开。我们的征途,在星辰大海!(责任编辑 陈晓雪)出品 | 科普中国制作 | 知识分子监制 | 中国科学院计算机网络信息中心
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激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitation Wave Observatory)
激光干涉引力波天文台
激光干涉引力波天文台(LIGO)是加州理工学院和麻省理工学院的技术由美国国家科学基金会资助的一个联合项目。
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激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitationalwave Observatory)
1991年,麻省理工学院与加州理工学院在美国国家科学基金会(NSF)的资助下,开始联合建设激光干涉引力波天文台(LIGO)。LIGO的主要部分是两个互相垂直的干涉.
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激光干涉引力波观测站
点击5258次 今年春节期间,最激动人心的一个大新闻就是美国LIGO(激光干涉引力波观测站)2月11日宣布检测到引力波的存在..
基于321个网页-
美国激光干涉引力波天文台
这些固然得益于近年来技术的飞速进步,但美国激光干涉引力波天文台(LIGO)的科学家们因观测需要在这些方面也产生了很多需求,为这些需求而进行的研究又推动了技术的进步。
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Advanced LIGO
芯片的寡核苷酸
引力波天文台
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How will the detectors know if a ripple of gravity passes through the Earth? Per Caltech's official LIGO Website
观测器如何探测穿过地球的引力波涟漪呢?
This in turn would give LIGO scientists an extra clue as to where to search their data for a gravity wave signal.
这反过来给LIGO的科学家提供了一条在哪寻找引力波信号的新线索。
Ligo Metal is a large size metal manufacturer integrated professional and independent design, development, production and marketing network.
利高五金厂是一家集专业自行设计开发、生产、营销网络于一体的大型五金制造企业。
Applications tested included the heavyweights of the government scientific community — from projects such as MG-RAST (a metagenomics analysis server), the Joint Genome Institute, the STAR experiment at the Relativistic Heavy Ion Collider, and the Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO).
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- 来自原声例句
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感谢您的反馈,我们会尽快进行适当修改!引力波是什么?为何直接探测到它值一座诺奖?一篇文带你看懂
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引力波是什么?为何直接探测到它值一座诺奖?一篇文带你看懂
出品:科普中国 &果壳网作者:Calo编辑:一个AI就在刚刚,2017年诺贝尔奖物理学奖颁给LIGO科学合作组织的三位主要成员:雷纳·韦斯(Rainer Weiss), 巴里·巴瑞希(Barry Barish), 吉普·索恩(Kip Thorne) ,以表彰他们直接探测到了引力波。——引力波是啥?发现它有什么用?为什么探测到它值一座诺奖?来看看这篇史上解释引力波最清楚的文章吧——十一长假,我们(除了跟果壳一起围观诺贝尔奖以外)做点啥好呢?重温经典爱情片是个不错的选择↓图片来源:《泰坦尼克号》看着这一幕欢快的双人舞,我忍不住长叹一声:哎,你们从这一幕看出了什么?完全入戏的朋友A:眼里唯有对方的纯真爱情。重点跑偏的朋友B:转到最快撒手就神作了。念物理系的朋友C:微不足道的引力波。……“哈?你在说神马?”引力波是啥?嗯…能吃吗?杰克和露丝之所以会互相吸引,除了因为爱,还因为质量。在爱因斯坦的描述中,有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲,物体的质量越大,时空就扭曲得越厉害。如果你将时空看成一张大橡胶膜,然后往上面放一个露丝,那么她的质量就会把橡胶膜往下压,在旁近放一个杰克,你可以看到这个景象:由于请不起这俩明星,这里只好用钢球替代一下了。图片来源:可以看到,露丝球和杰克球分别造成的时空弯曲,让他们俩逐渐滚向了对方并最终亲密接触(哪里不对)。当然了,被另一半问到“你为什么被我吸引”时,如果你回答“因为你重”,后果自负。太阳和地球的关系也是一样道理,只不过太阳的比地球质量大得多,造成的时空扭曲也更大,所以看上去,地球在绕着太阳旋转——按照广义相对论的思路,“引力”只是时空扭曲必然带来的现象。由于不敢请这俩星球,也只好用砝码和玻璃珠替代一下。图片来源:那么,当有质量的杰克和有质量的露丝加速跳起转圈舞的时候,他们周围的时空会发生什么?图片来源:Piled Higher and Deeper (PHD Comics)/起伏,震颤,波浪……你可以用各种各样的词形容你在上图看到的“时空扰动”。这种变化以波的形式向外传播,用听起来很厉害的说法讲,就是“引力波”,换文艺点的说法讲,就是“时空的涟漪”。杰克和露丝跳舞所引起的那点涟漪更多只能被春心萌动的观众所感知,但质量巨大的系统,比如两个黑洞或两颗中子星快速相互绕转,它们产生的涟漪可就厉害了——像这种致密双星并合过程,所释放的能量,远超太阳一生释放的能量总和。而这么大的能量,通常会集中在最后一秒内爆发——那一刻,整个宇宙中所有别的天体释放功率的总和都及不上它,怕不怕!两颗中子星的并合过程。图片来源:Our Universe Visualized然而,显然,不能吃。但是!它能做的,超乎你的想象...别伤心。尽管引力波不是什么好料理,但它却有着令人惊叹的能力和性质——拜托,人家可是能以光速传播时空扰动的诶!如果一串引力波迎面通过你,那么变高变瘦对于你而言将不再是梦想。当然,变矮变胖也一样。在引力波的作用下,你会不断发生拉伸和压缩,你会先变高变瘦,再变矮变胖,再变高变瘦,再变矮变胖……像是这样:图片来源:Markus P?ssel of Einstein Online.当然,真实的变形幅度并没有那么大(幸亏如此)。即便是致密双星并合时产生的引力波,除非你就站在引力波波源附近,否则引力波只会把你的身高改变一丁点——大约是一个氢原子的100亿分之一。除了这种扭曲时空的能力,引力波还有一个特别令人着迷的特点——高冷。假设有一列引力波以平面波形式传播,那么它能在真空的宇宙空间中不带任何衰减地永远传递下去。只有碰到物质,比如半路迎来了一个你,它才可能会和你发生相互作用,而你能吸收一部分引力波携带的能量。然而,这样的相互作用实在是少得可怜。即便你能在宇宙中堆满番茄酱,想要吸收掉1%的引力波能量,你的番茄酱墙需要大概&400万亿光年那么厚——可观测宇宙的尺度是1000亿光年左右,因此你需要4000个满是番茄酱的宇宙才能削弱引力波1%的能量。顺便提一下,这个过程需要花上400万亿年,而从现今的模型推测,我们的宇宙年龄在138亿年左右。番茄酱:......我准备好了 &图片来源:也正因如此,引力波可以被用作窥探宇宙深处的工具。正如露丝的裙裾甩出的香水味可以透露她不属于三等舱,引力波也携带着关于波源的信息。如果人类能够截获这些信息,我们将能够利用全新的手段来研究黑洞、中子星等各种天体,弄清发生在宇宙彼端的故事。更重要的是,由于有几乎不衰减的特性,它能帮我们洞悉整个宇宙的源头——不是某段爱情,某种生物,某颗行星或者某个星系的起源,而是整个宇宙的起源。引力波的存在一经证实,我们将以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。而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。“同时那也将意味着我的预言又对了一个。”想象一下在过去的所有时光,你对世界的理解都来源于道听途说,直到有一天,你能睁开双眼阅读关于宇宙的故事。对人类而言,获得探测引力波的能力,就相当于睁开了这样一双眼睛。好,想象完毕。我们睁开这双眼了吗?还没有。直接探测引力波太!难!了!爱因斯坦预言引力波存在已经是100年前的事了,但直到现在,科学家们搜集到的引力波存在的证据依然只是间接的。毕竟,直接探测引力波太难了——将刚刚用身高打的比方换成技术要求,这意味着引力波探测器要能够检测到约10^-21量级的长度变化。这,能办到吗?能倒是能。20世纪90年代,麻省理工学院的莱纳·魏斯(Rainer Weiss)想到了一个绝妙的点子:用激光的干涉来测量引力波。简单来说,一束激光在经过一个半透镜后朝向两个互相垂直的方向前进,各自撞上一面反射镜,反射回来重新汇聚。理论上,只要反射镜与半透镜的距离精确一致,汇聚后的激光能够由于干涉而相互抵消。而一旦引力波经过,激光走过的距离被改变,干涉现象也会因此发生变化,从而被观测到。这个点子后来受到了加州理工的著名引力学家基普·索恩(Kip S. Thorne)的关注(对,这老人家就是《星际穿越》的科学顾问兼制片人)。他发现在魏斯的方法上加些合理的改进,可能行得通。于是,加州理工和麻省理工开展合作,主导了两个激光干涉引力波观测台(LIGO)的建设。LIGO呈现巨大的L形,每一边都有4千米长。位于华盛顿州汉福德的一台LIGO。另一台LIGO在美国路易斯安那州的列文斯顿。图片来源:i2u2.org正常情况下,LIGO发出的激光相互抵消,探测器将接收不到光信号;但如果引力波经过,情况就有所区别了:无论时空如何变化,光速是不变的。如果激光跑过的路程被引力波拉长或者压短,激光通过该边的时长就会发生变化,从而影响探测器的结果。理论上,测量到了这些变化,科学家们就相当于测量到了引力波。果然是好点子对吧?除了一点——从在附近疾驰而过的汽车到极其微弱的地震活动,从仪器的轻微起伏到人为的信号改动,多得要命的各色因素都可以成为影响引力波测量的噪音。这就好比要在极端嘈杂的聚餐现在分辨出用牙签在杯子上敲出的莫尔斯密码一样艰难——这也是为什么要在相隔甚远的两地各设置一台LIGO,两边同时观测到一致的数据,才更能说明问题。只是这样还不够。在LIGO和意大利的VIRGO引力波探测器进行联合观测前,一个3人的秘密小组成立,专门负责“搞破坏”:他们有可能会在观测数据中人为地注入信号。由于,所有其他成员都对这一过程一无所知,这种被称为“盲注”的手段能有效防止LIGO摆乌龙。日,LIGO和VIRGO同时探测到一个信号,方向大概来自大犬座。这个代号为“大犬事件”的消息立即让LIGO科学合作组织大为振奋。大量的研究工作围绕大犬事件展开,论文有待发表,新闻稿箭在弦上。然后,盲注3人组出来宣布对此信号负责:大犬事件的数据,是他们人为放出的假信号。......这是在逗我?尽管这种让全人类空欢喜的事情简直是欺骗感情消耗资源浪费时间,但这都是为了最大限度地保持小心谨慎。一旦LIGO宣布引力波的探测结果,将没有任何办法检验这一论断。所以,LIGO科学合作组织必须采取一切手段来确认结果的真实性。至今的所有失望,都是为了在真正抓住引力波的那一天能够足够自信。那么,除却各方面的干扰,LIGO探测到真正的引力波的机会有多大?由于LIGO的设置所满足的测量要求仅能用于测量邻近星系里中子星或黑洞并合产生的引力波,它每年能遇见的引力波事件大概在1/10000件到1件之间。也就是说,在想方设法排除假信号之后,研究者还需要足够好的运气才能等到引力波的降临。运气?对科学家来说,那种东西可没技术靠得住。在停止运行、升级许多新技术以后,更新的高新激光干涉引力波天文台(aLIGO)2015年正式投入运行。跟LIGO相比,aLIGO变得更加灵敏。在重新运行几个月后,LIGO科学合作组织有了新的消息—— 我们检测到了引力波。我们做到了!!”2016年2月,在美国国家科学基金会召开的发布会上,LIGO研究者公布了aLIGO在2015年9月发现了一个引力波信号。这个信号源自两个巨大的黑洞,他们经历了漫长的绕转,融合,通过引力波辐射能量,越转越近,最终并合形成更大的黑洞。经过10亿年的漫长旅行,这次并合产生的一小部分引力波信号抵达了地球。LIGO在15年9月14日探测到了,最终将它命名为GW150914。?图为英国的科学家们正在进行发布前的科普朝闻道夕死可矣刘慈欣的小说《朝闻道》中,掌握宇宙终极理论的外星文明“排险者”造访了地球。在那个世界里,寻找终极理论所必须的能量,将导致我们所在的宇宙毁灭;而为了多重宇宙的安全,他们又不能直接把终极理论的细节告诉人类。但是一位地球物理学家提出,可以绕过这个所谓的知识密封准则:“ 你把宇宙的终极奥秘告诉我,然后毁灭我。事就这样成了。他们用自己的生命,换取了短暂而永恒的领悟。如果终极理论必将导致毁灭,那么排险者是如何得到它的呢?在小说中,答案就是引力波。上一个宇宙寻找终极理论的努力引发了真空衰变,但是在最后关头,他们将获取到的知识编码在引力波之中,发射了出去。排险者是我们宇宙中的第一个文明,也是唯一一个在引力波衰减到不可读之前破译了它的文明。而现实中,站在排险者位置上的,也许其实是我们人类。我们大概不会在真正的引力波里找到现成的终极理论。但是它所包含的信息,依然是创世的瞬间、黑洞的碰撞以及所有其他伟大的宇宙事件,甚至蕴含着引力的本质。而就像所有的信息一样,它不会永远存在下去。强大如LIGO的探测器,也只能探测到临近的中子星和黑洞碰撞产生的引力波蛛丝马迹;真正的宇宙历史性事件还在逐渐远去,引力波还在逐渐衰弱,宇宙还在逐渐膨胀,检测并理解它的难度只会越来越大。引力波和物质之间的相互作用极度微弱,因此它的衰减也是极度缓慢的。可是,我们并不知道宇宙产生一个文明需要多久。刘慈欣在《三体》中用黑暗森林理论来解释费米悖论——为什么我们看不到外星人,但是现实中,有两个更加简单的可能解释:第一,智慧文明的诞生也许极端困难、极端罕见;第二,我们有可能是宇宙间第一批(甚至第一个)文明。在这个意义上,我们也许将是最初和最后的人。宇宙并不在乎其间发生了什么,它自会按照自己的规律运行;而我们诞生在了一个幸运的时刻,或许能在不久的将来目睹终极理论的诞生,甚至可能将是唯一亲自见证这一瞬间的文明。宇宙最不可理解的事情在于它竟然是可以理解的,而倘若我们真的理解了它,那将何其有幸!朝闻道,夕死可矣;我们都将死去,但哪怕我们所创造的一切都将化为灰烬,我们依然能知道宇宙初生的那个黎明,和宇宙最终灭亡的那个夜晚。我们将凭知识超越时空——而现在,我们又在这条道路上迈出小小的一步。让我们记住这三个名字,他们和他们的LIGO科学合作组织,带我们迈出的这一步:雷纳·韦斯(Rainer Weiss)巴里·巴瑞希(Barry Barish)吉普·索恩(Kip Thorne)&“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国、果壳网联合出品,转载请注明出处。
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