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本篇文章给大家谈谈新引力波发现,以及引力波发现者对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏佰雅经济喔。
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有知乎网友为我们科普:
民科在《非你莫属》上说了个“引力波”的名词,再加一些硬搬乱套的套话。然后过个一年半载,新闻恰巧也提到“引力波”。大家觉得不得了了,民科厉害,就好像民科所谓的“成果”得到了科学验证或者民科验证了“引力波”存在。就靠一些没人看得懂的公式,然后画几个八卦图。
“引力波”不是民科提出来的,只是民科知道有“引力波”这个名词,然后硬搬乱套得出了所谓的引力波的论证,“八卦”都出来了,马上两”睾丸”都能搬出来论证“引力波”,并且还能扯到阴阳上。
一向不关注天文的你们可能得到“引力波”这个名词是从《非你莫属》的那个民科嘴里得到的!
这种民科都懒得去质疑,浪费时间。现在的科学,真不是苹果掉下来发现地球引力的年代!民科早过时了,民科停留在自己想象,而科学的结论永远是寄托在数据的基础上,牛顿早死了,大清早亡了!
雷纳·韦斯、基普·索恩和巴里·巴里什三位美国物理学家在引力波研究方面做出了巨大的贡献,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。
引力波是一个物理概念,可能很多人都不知道这是什么意思,更加不知道引力波是谁发现的,那么下面小编就来跟大家说一说引力波是谁发现的。
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在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年 ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
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在爱因斯坦的广义相对论中,引力被认为是时空弯曲的一种效应。这种弯曲是因为质量的存在而导致。通常而言,在一个给定的体积内,包含的质量越大,那么在这个体积边界处所导致的时空曲率越大。当一个有质量的物体在时空当中运动的时候,曲率变化反应了这些物体的位置变化。在某些特定环境之下,加速物体能够对这个曲率产生变化,并且能够以波的形式向外以光速传播。这种传播现象被称之为引力波,也可以理解为:一个大质量天体产生的引力,影响一定范围内比它质量小的天体,使它们产生负值的加速度,它们运动轨迹所形成的曲率变大,并且释放能量的现象。根据开普勒定律推导出:物体运动的速度和它运动轨迹所形成的曲率成反比。
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当一个引力波通过一个观测者的时候,因为应变(strain)效应,观测者就会发现时空被扭曲。当引力波通过的时候,物体之间的距离就会发生有节奏的增加和减少,这个频率等于这个引力波的频率。这种效应的强度与产生引力波源之间距离成反比。绕转的双中子星系统被预测,在当它们合并的时候,是一个非常强的引力波源,由于它们彼此靠近绕转时所产生的巨大加速度。由于通常距离这些源非常远,所以在地球上观测时的效应非常小,形变效应小于1.0E-21。科学家们已经利用更为灵敏的探测器证实了引力波的存在。最为灵敏的探测是aLIGO,它的探测精度可以达到1.0E-22。更多的空间天文台(欧洲航天局的eLISA计划,中国的中国科学院太极计划,和中山大学的天琴计划)正在筹划当中。
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引力波应该能够穿透那些电磁波不能穿透的地方。所以猜测引力波能够提供给地球上的观测者有关遥远宇宙中有关黑洞和其它奇异天体的信息。而这些天体不能够为传统的方式,比如光学望远镜和射电望远镜,所观测到,所以引力波天文学将给我们有关宇宙运转的新认识。尤其,引力波更为有趣的是,它能够提供一种观测极早期宇宙的方式,而这在传统的天文学中是不可能做到的,因为在宇宙再合并之前,宇宙对于电磁辐射是不透明的。所以,对于引力波的精确测量能够让科学家们更为全面的验证广义相对论。
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在过去的六十年里,有许多物理学家和天文学家为证明引力波的存在做出了无数努力。其中最著名的要数引力波存在的间接实验证据——脉冲双星 PSR1913+16。1974年,美国麻省大学的物理学家家泰勒(Joseph Taylor)教授和他的学生赫尔斯(Russell Hulse)利用美国的308米射电望远镜,发现了由两颗质量大致与太阳相当的中子星组成的相互旋绕的双星系统。由于两颗中子星的其中一颗是脉冲星,利用它的精确的周期性射电脉冲信号,我们可以无比精准地知道两颗致密星体在绕其质心公转时他们轨道的半长轴以及周期。根据广义相对论,当两个致密星体近距离彼此绕旋时,该体系会产生引力辐射。辐射出的引力波带走能量,所以系统总能量会越来越少,轨道半径和周期也会变短。2017年度诺贝尔物理学奖今天在瑞典授予雷纳·韦斯、基普·索恩和巴里·巴里什三位美国物理学家,以表彰他们在引力波研究方面的贡献,三人都在美国激光干涉引力波天文台(LIGO)工作。
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年[1],爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
各种各样的引力波探测器正在建造或者运行当中,比如 advanced LIGO(aLIGO)从2015年9月份开始运行观测。
可能的引力波探测源包括致密双星系统(白矮星,中子星和黑洞)。在2016年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器,已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号[2]。
2016年6月16日凌晨,LIGO合作组宣布:2015年12月26日03:38:53 (UTC),位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号;这是继 LIGO 2015年9月14日探测到首个引力波信号之后,人类探测到的第二个引力波信号[3]。
2017年10月16日,全球多国科学家同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。[4]2017年12月,入选“汉语盘点2017”活动年度候选字词五大候选国际词。[5]
在爱因斯坦的广义相对论中,引力被认为是时空弯曲的一种效应。这种弯曲是因为质量的存在而导致。通常而言,在一个给定的体积内,包含的质量越大,那么在这个体积边界处所导致的时空曲率越大。当一个有质量的物体在时空当中运动的时候,曲率变化反应了这些物体的位置变化。在某些特定环境之下,加速物体能够对这个曲率产生变化,并且能够以波的形式向外以光速传播。这种传播现象被称之为引力波。
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年[1],爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
各种各样的引力波探测器正在建造或者运行当中。
10月16日,科学家在美国华盛顿出席关于引力波事件的新闻发布会。
全球多国科学家16日同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。
美国东部时间8月17日8时41分(北京时间20时41分),美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)捕捉到这个引力波信号。此后2秒,美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件,标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。
10月16日,欧洲“处女座”(Virgo)引力波探测器项目发言人约·范登布兰德在美国华盛顿举行的新闻发布会上讲话。
全球多国科学家16日同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。
美国东部时间8月17日8时41分(北京时间20时41分),美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)捕捉到这个引力波信号。此后2秒,美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件,标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。
LIGO的引力波探测毫无悬念地摘得了诺贝尔物理学奖。那这个所谓的引力波到底是个什么东西呢。 我来试着用完全针对非物理专业的语言解释一下。首先,如果想通俗的理解引力波,我们需要先回溯一下引力的概念。 在现代物理学的历史中,人们对引力的理解总共有两次巨大的突破。一次是牛顿的万有引力学说,它认识到一切有质量的物体都可以对周围的事物产生吸引作用。这个吸引作用随着距离的平方逐渐衰减。天上的天体由于受到附近大质量天体的吸引而做着圆锥曲线运动。但随着近代测量科学精度的提高。人们开始注意到牛顿引力并不能对观察结果做到百分百准确的预言(比如对水星轨道的进动)。
在上个世纪初,阿尔伯特爱因斯坦带来了引力理论的第二次巨大突破。这个新的理论叫做广义相对论。在这个框架之下,质量(和能量)会直接扭曲掉周围的时空。天体在被扭曲的时空中其实做的是最接近直线的运动。但这样的直线运动在我们的直观感受中却会感觉好像是做曲线运动一样。(如果不好理解,请想象一条从北京飞到纽约的飞机航线,这条航线走的是球面上的一条“直线”,但如果我们把这条航线画在平面世界地图上的话,它确是曲线。)这个广义相对论虽然可能离我们的直观更远一些。但它所能预言的实验精度却远超牛顿引力。而且它的数学更和谐,同时与物理学的另一个重要理论--经典电磁学理论自洽。
(牛顿体系却会与经典电磁学产生一些内在矛盾。)所以到现在广义相对论已经是物理学家公认的目前为止解释引力的最标准理论。自然的,如果大质量天体可以扭曲时空。那么运动的大质量天体是不是可以动态的扭曲时空。从而使得时空就好像水面一样被不停搅动呢?理论上是可以的。这样的搅动我们就称为叫做引力波。它是由于大质量天体的运动导致的时空曲率的涨落。实验上呢?以前一直是不行的。因为引力实在是太弱了。比电磁力弱了10的36次方倍!但LIGO做到了,他们利用了长达数公里的激光干涉仪,测量两个中子星互相盘旋互相吞噬成黑洞这样的极度剧烈的天体运动,终于第一次得到了比较受公认的引力波观测结果。所以这个诺奖真是几乎毫无争议的。
爱因斯坦曾在上世纪前期提出了广义相对论和狭义相对论,并且根据广义相对论预测了引力波的存在。这一预言直到2015才被首次证实,一支国际团队通过LIGO设备发现了宇宙里的引力波,该发现成为2015年度最瞩目的科学发现之一。时隔四年后,另一支研究团队利用意大利的处女座引力波天文台再次发现新的引力波现象。
根据国外媒体报道,这次所观测到的引力波现象更为明显,前段时间《物理评论快报》刊登了一篇与该发现有关的研究论文,该论文指出2019年5月所发现的引力波很可能是由两个黑洞合并引起的。研究表明,两个黑洞的质量分别是85倍太阳质量和65倍太阳质量,它们形成的超大黑洞质量大约是142倍太阳质量,其中有8倍太阳质量以引力波的形式损失了。
这一次发现除了因为引力波的出现再次引起注意之外,有一个问题自从该现象出现后一直困扰着科学家们,为什么会出现85倍太阳质量的黑洞?科学家们之所以会提出这一疑问,是因为恒星演变理论中存在“不稳定性理论”,即电子和反电子在内部的相互作用最终会导致黑洞无法以65~120倍太阳质量的形式出现,这种理论也被称为“黑洞质量断档”。
那么这次所发现的85倍太阳质量的黑洞是怎么回事呢?首先我们要对引力波的形成有所了解,简单地说引力波就像是宇宙中的涟漪,它从一个地方产生之后就不断地向外面扩散,直到引力波的能量耗尽为止。引力波实质上是一种振动形式,这种振动由时空在质量前弯曲所产生,因此通过研究引力波科学家们可以了解到许多宇宙的信息。
那么是什么产生了引力波呢?答案是黑洞。黑洞根据质量不同分为恒星级黑洞和超大质量黑洞,前者的前身是大质量的恒星,至少比太阳质量要大,后者一般是两个恒星级黑洞合并而成的,银河系的中心就有一个。两个黑洞在合并的过程中会导致时空弯曲,从而产生引力波对外发散。
一直以来,科学家们从未发现85倍太阳质量的黑洞,因此留下了“黑洞质量断档”的说法。关于黑洞质量断档的填补,科学家们提出了两种假设性解释,第一种是此次的观测和研究存在较大的偏差,也就是85倍太阳质量并非该黑洞的真实质量。第二种解释是现有的理论体系存在漏洞,即需要通过不断发现来填补空白和漏洞的地方。
最终该研究团队采用的是第二种说法,他们遵循的是“奥卡姆剃刀原则”,即如果没有必要就不要增加其它实体内容,通俗地讲就是越简单越好。因此关于这次142倍太阳质量的出现,该研究团队确定是两颗黑洞合并的结果,但对于为什么会出现85倍太阳质量的黑洞,目前还没有定论。
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