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愛因斯坦的預言被證實!宇宙確實存在引力波,引力波有什麼作用?
2023/04/06

 

你能想象嗎,其實身處宇宙的我們,此刻或許正在時空里蕩漾。

早在百年前,愛因斯坦就曾預言:宇宙中存在引力波!但是當時人們根本參不透,這位「科學怪人」腦中的宇宙究竟什麼樣。

如今,引力波被證實確實存在!今天我們就來聊聊,引力波到底是什麼。

愛因斯坦的預言

1915年,愛因斯坦在認識到引力,是一種非常特殊的相互作用后,提出了廣義相對論。其著重指出引力的本質,就是時空彎曲!

次年,也就是1916年,愛因斯坦又提出并論證了引力是以波的形式進行傳播的。這就是愛因斯坦預言宇宙存在引力波的由來。

我們不得不佩服,這個智商天花板的男人,早在百年前,就預言了引力波的存在。要知道以那時的科技水平而言,根本無法探測到引力波。

而且愛因斯坦十分具象地提出,引力波以光速傳播,時空也不是均勻平整的,而是變化彎曲的!

要知道他所打破的,不僅僅是一個認知,還有曾經被奉為「完美真理」的牛頓經典力學!

當年,牛頓被落下的蘋果「砰」的一聲,砸出了「萬有引力」定律。誰也沒有想到,這習以為常的現象背后,竟然包含著宇宙萬物運行的規律!

隨后通過對力學的不斷研究和探索,牛頓憑借三大定律,獲得了近代物理不可撼動的學術地位。那愛因斯坦又是怎麼走出巨人的權威,發現引力波的呢?

最初,愛因斯坦對于引力波的構想,只是源于腦中的一個「靈光乍現」。

隨后通過對弱引力的線性化處理,將用黎曼幾何寫出來的引力場方程進行簡化,從而推導出了純理論的引力波方程。

也就是說引力波的提出,源于類似數學上電磁波方程的方程式推導,而非真實的實驗觀察。

于是,學術界關于引力波是否真的存在,多年來還是持懷疑態度的。即使有愛因斯坦這樣的物理大神背書,人們還是更相信「眼見為實」。

就好像千百年前,古人不知道地球有多大,所以一直認為天圓地方,陸地是平的一樣。那引力波究竟是什麼呢?

引力波到底是什麼

假如愛因斯坦和牛頓兩位物理學大神,因為學術問題扭打在一起,你站誰?

在牛頓的經典力學中,時間是勻速向前的,空間也是均勻拓展的。

時間和空間的絕對性,決定了宇宙具有平穩持續擴散的規律性,根本不可能存在什麼起伏,因為人類千百年來的平穩生活空間是肉眼可見的。

但愛因斯坦卻不這麼認為。在愛因斯坦的廣義相對論中,時空會發生扭曲,宇宙也并非平坦無際。他認為,整個宇宙充滿了以光速擴散的引力波。

只要是有質量的物體,就會使其周圍的時空發生扭曲,質量越大,時空扭曲越厲害。

后者的科學視野,一下子就把常年注視于天體運行規律的科學慣性,轉移到了存在于天體周圍的廣袤空間中來。

隨著愛因斯坦細致而嚴謹的論述和推導,物理學界也開始逐步認同,并接受了這位偉大的物理學巨人的觀點。那引力波究竟是一種怎樣的存在呢?

簡單理解,引力波就好比我們向水面投擲石塊,蕩起的漣漪一樣。又類似于地震發生時,檢測儀表上逐層向外擴散的波浪線。

其扭動的幅度和頻率,就是引力波的振幅和頻率,所以如果能測量到天體的扭動,便可以測量到引力波了。

但是,實現測量的最大阻礙,就是天體之間動不動就數萬光年的距離。即便是宇宙中最強的引力波,傳導到地球,振幅也不過億萬分之一納米罷了。

所以如果想捕捉到較為強烈的引力波,就必須有預見性的,對準某一深空,并憑借運氣觀測到質量巨大的天體之間發生災變,從而相互作用,加速運動。

例如,找到來自宇宙深處,黑洞融合所產生的噪聲等。當然,這個機率可以說是相當小的。

因此,需要特別指出的是,即便是認為引力波肯定存在的愛因斯坦,當年也覺得人類可能永遠也無法探測到引力波!

但天才就是天才,他們超前的科學視角,注定是一般人短時間內無法理解的。就好像真理永遠是真理,它一定經得住時間的考驗。

當初,令人「一頭霧水」的預言,如今卻被天文學家證實:宇宙中存在的引力波,已被清晰地探測到了。

「時空漣漪」確實存在

愛因斯坦的引力波預言被證實,「時空漣漪」的褶皺里有什麼?是高維度空間,還是多重宇宙?

地球只是茫茫宇宙的一粒塵埃,質量龐大的天體運動,離我們實在太過遙遠,而近距離的物體,在加速運動的情況下,產生的引力又十分微弱,所以近百年來,物理學界一直都對引力波是否真實存在心存疑慮。

不過1974年,科學界就有了進一步的發現。被命名為PSR1913+16的脈沖雙星的發現,證實了致密雙星系統的引力輻射,與廣義相對論的預言完全一致。

2016年2月科學合作組織,更是通過多年來對一組13億年前,就開始的雙黑洞碰撞與并合的觀測,向全世界宣布:人類首次觀測到,并直接探測到了引力波!

這兩個黑洞的原初引力波,來自于138億年前的宇宙大爆炸。他們一個相當于36個太陽質量,一個相當于29個太陽。

兩個黑洞在融合前,彼此相互旋轉,隨著距離的靠近,旋轉速度逐漸加快,部分能量以引力波的形式被釋放。

當二者合二為一,形成了一個62個太陽質量的超級黑洞。那散失的3個太陽質量,就是合并的數百萬年來,以光的速度向宇宙傳遞出的引力震動。

不僅如此,科學家還在黑洞合并后,二次探測到了引力波。

至此,整整一百年后,愛因斯坦的預言被證實。那有人就會問了,質量如此大的天體,為何會「浮」在太空,不會「沉」下去呢?

這是因為,宇宙中不僅有引力波,還存在引力場。大質量的星體,雖然壓彎了宇宙的平面,但是其曲率的空間也是非常廣的。

就好像一個滾落于蹦床的鐵球,悠長而彎曲的宇宙平面,會將星球托起來不讓其下沉。

而身處地球的我們感受不到宇宙的漣漪,只不過由于宇宙范圍太大,即便是宇宙中密度最大的天體,超大質量的中子星發生劇烈的相互運動,其釋放的引力短時間內也很難到達地球。那這些彎曲蕩漾的時空里又有什麼呢?

有人說,如果引力波扭曲的時空褶皺能被展開,或許四維空間將不再遙不可及,甚至多重宇宙的存在也不是沒有可能。

屆時,我們或許能夠輕而易舉地擺脫天體引力的桎梏,借助引力波實現夢幻般的時空穿越,聽起來是不是很令人期待呢。

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