獲得諾貝爾物理學獎的引力波是什麼?

就在今天,2017年諾貝爾物理學獎頒發給LIGO科學合作組織的三名傑出科學家,用於表彰他們對於引力波探測的傑出貢獻。

那麼,究竟什麼事引力波呢?

愛因斯坦在100年前就預言了引力波的存在。在他的理論中,有質量的物體會讓周圍的時空產生扭曲。大概的模型圖是這樣的。

那麼,如果兩個“太陽”告訴地旋轉,這樣的時空扭曲會發生什麼呢?如圖所示。

這種以波的形式變化的時空擾動,就叫引力波。不過,它可沒那麼容易就產生,往往需要兩個大質量的天梯合併碰撞纔會形成,它不同於光波等,我們可不能小看它,因爲它會以光速穿過宇宙,攜帶着關於產生它們的那次災難性事件和引力本質的珍貴信息。

爲什麼它這麼厲害?

因爲它非常的“高冷”,說它高冷,因爲它碰到事物,不像大多數物質一樣相互來電,它完全地無視事物,這樣以來,它可以不帶任何衰減地一直傳遞下去。所以,它可以用來探測宇宙深處,它能幫我們洞悉整個宇宙的源頭。它如果被我們熟練運用,我們可不是用它來觀測某個天體,或者某個軌跡,我們可以用它回顧整個宇宙的歷史。

我們知道了它的重要性,但直到2015年,我們才真正能探測它。

20世紀90年代,麻省理工學院的萊納·魏斯(Rainer Weiss)想到了一個絕妙的點子:用激光的干涉來測量引力波。

正常情況下,LIGO發出的激光相互抵消,探測器將接收不到光信號;但如果引力波經過,情況就有所區別了:無論時空如何變化,光速是不變的。如果激光跑過的路程被引力波拉長或者壓短,激光通過該邊的時長就會發生變化,從而影響探測器的結果。理論上,測量到了這些變化,科學家們就相當於測量到了引力波。

就是這個看似簡單的方法,獲得了2017年諾貝爾物理學獎。

科學從今天開始,邁出了嶄新的引力波天文時代。

請閉上眼睛,再次想象一下: 14億年前,在遙遠的宇宙深處有兩個黑洞發生相互合併,這一過程產生的時空漣漪穿越廣袤宇宙,終於被地球上的我們探測到。這究竟是科幻還是現實?