深度长文:深层解读黑洞,黑洞或许隐藏着宇宙终极奥秘!(2)

2023-05-01 来源:飞速影视
质量最大的那些恒星在死亡时会形成一个将时空扭曲到极限的黑洞,任何东西都无法从中逃脱 不过,这可能还没有揭示全部的真相,因为它忽略了量子物理中对于微观尺度下物质规律的描述。
引力波
2015 年 9 月 14 日被载入科学史,成为具有里程碑意义的一天。在这一天,我们打开了一扇观测宇宙的新窗户。这件事要从非常非常遥远的星系说起。
大约在 13 亿年前,两个黑洞——其中每一个黑洞的质量大约都是太阳的 30 倍——在相互缠绕、旋转后相撞。这次相撞的动静实在太大,巨大的冲击波冲破了时空原本的结构,以光速向外传播,这些引力波最终于 2015 年 9 月到达地球。
正巧,我们在那时刚刚启动了一台能够捕获引力波信号的探测器。随后在 2015 年 12 月、2017 年 1 月以及 2017 年 8 月,我们又检测到了别的黑洞合并过程中的引力波。 另外,科学家们还在 2017 年 8 月捕获到了两颗中子星合并所产生的引力波信号。未来,我们一定还会捕获越来越多的引力波。
引力波这一概念早在一个世纪前便已被提出。爱因斯坦早在 1915 年提出广义相对论时就预言了引力波的存在,但是我们却用了整整 100 年才第一次探测到它的信号。 这是因为引力波就像池塘中的涟漪,会在向外传播的过程中逐渐消失,引力波在抵达地球时已经变得很微弱了,因此很难被探测到。
13 亿光年,这是一段相当长的路程。
用于探测引力波信号的是激光干涉引力波天文台(LIGO),它是由两台分别位于美国华盛顿州和路易斯安那州的探测器组成,这两台探测器都是由两根 4 千米长的真空管组成的直角。 一束激光经过一个分光器,分成两部分射向两条真空管的末端,然后被末端放置的镜片反射回来。
一般情况下,两边的激光会在相同的时间回到出发点。 但是,如果引力波在激光传播的过程中到来,那么其中一根管道中的空间就会被轻微地拉伸和收缩(因为引力波实质上是时空结构的扰动),这就意味着一束激光回来的落点也会发生改变。 LIGO 的灵敏度相当高,可以探测相当于质子(原子中心带正电的粒子)直径的 1/10000 的距离改变。
再打一个比方,它可以测量出地球到比邻星(除太阳之外离我们最近的恒星)之间 40 万亿千米长的距离中一根头发丝直径的变化。
2017 年 10 月,为这一发现做出努力的三位科学家被授予诺贝尔物理学奖。这些探测意义非常重大,因为很多宇宙中的重大事件发生后只会发出引力波信号,而我们终于能够探测到这些事件了。
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