2016年2月11日, LIGO首次宣布此前于2015年9月14日利用臂长达4公里的激光干涉仪直接探测到了来自离我们13亿光年的两个黑洞合并事件造成的引力波。 此后,LIGO又先后两次独立探测到引力波。最近,位于欧洲意大利比萨附近新升级的VIRGO也加入到引力波探测队列,并在升级后两周内就首次探测到了引力波。 先后4例引力波事件,加上最近一次LIGO与VIRGO相互印证,自此人们对引力波探测结果“不再怀疑”。因而,当谈到此次诺贝尔物理学奖授予LIGO引力波探测,中科院高能物理所研究员、阿里原初引力波探测计划首席科学家张新民才说,“没有任何悬念。” 有关引力波存在的预言可追溯到百年前。曹则贤告诉记者,1918年,爱因斯坦在一篇名为“论引力波”的文章中深入探讨了引力波问题,给出了引力波方程。 爱因斯坦预言,像杠铃一样快速转动的两个天体——如两个相互呈漩涡状旋转的黑洞——会在太空中辐射出涟漪,并以光速在宇宙中传播。 1974年,美国科学家赫尔斯(R. A. Hulse) 和泰勒(J. H. Taylor Jr.)发现脉冲双星的轨道在不断减小,这可以用引力波导致能量损耗的机理来解释,算是间接观测到了引力波,两人因此获得了1993年度的诺贝尔物理学奖。 而如今LIGO的工作则是对引力波的直接探测,这自然是对爱因斯坦广义相对论的验证。然而,在科学家看来其意义远不止于此。“这个发现不仅直接验证了广义相对论和引力波的存在,更重要的还在于开启了对强引力、随时间变化的引力以及黑洞的直接观测,打开了认识宇宙的一个新窗口。”复旦大学物理系教授施郁解释道。 这意味着人类为下一步认知世界寻找到了一把新钥匙。引力波不仅会对原有物质世界的认识发生改变,还可能会帮助人类认识到以往没有认识到的物质。中国科学技术大学天文学系教授蔡一夫举例称,“比如,如果能探测原初引力波,我们就有可能探知宇宙起源;再比如,我们通过黑洞引力波或者双星体系引力波,可以独立于电磁方式认知这个天体系统。” 以LIGO的观测为例,在发现黑洞并合事件产生的引力波之前,太阳质量量级的黑洞双星体系几乎是天文观测的沙漠地带。蔡一夫说,“引力波提供了全新的手段,帮助科学家发掘过去以为是荒漠的观测领域,寻找宇宙中的蛛丝马迹。”
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