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亚美娱乐网址【猴年巨献】2016年物理重大新闻:引力波真的被发现

来源:http://www.hebe-hk.com 责任编辑:亚美娱乐优惠多一点 更新日期:2018-10-18 10:20

  近日,一条“激光干涉引力波天文台(LIGO)发现引力波,置信度高达5.1σ”的消息传出,然而,这条消息是不是让你陷入了“每一个字我都认识但连在一起怎么就看不懂了?”的迷茫?莫方,要圆。今天,让两位红领巾作者带你读懂这条消息背后的含义……

  春风送暖入屠苏,在一片过年的团圆气氛中,两位笔者刷微博忽然看到了这样一条消息:

  ▲哈佛史密斯天体物理研究中心研究者苏萌透露“内部消息”:激光干涉引力波天文台(LIGO)发现引力波,置信度高达5.1σ)

  一时间两位笔者开心地四处奔走相告,然后换来了非物理爱好者的亲友们一致的省略号回复……真是令人伤心。

  根据维基百科,在物理学中,引力波就是弯曲时空中的涟漪,从引力源向外不断以波的形式扩散传播——好的我知道你们开始看得头疼了,放松,放松,看不懂没关系,下面灵魂画手矩阵良同学用一张图告诉你:

  LIGO这次可算结结实实来了一发大新闻,这份新年礼物分量无比足实。而引力波,作为广义相对论最后一个被直接证据证实的预言,毫无疑问是一个磨人的小妖精——在LIGO以前,有一个同样轰动一时的“发现引力波”事件,最终却以乌龙收场了。

  北京时间2014年3月18日凌晨,美国哈佛-史密松天体物理中心召开新闻发布会,宣布了一项重大发现:他们在宇宙微波背景辐射中找到了由引力波留下的B模式极化信号。

  好吧,我知道,每一个字都认识。简单来说,BICEP2团队通过找到宇宙微波背景辐射中的B模式极化信号(人话:某种理论上只能属于引力波的标志),认为他们找到了宇宙大爆炸产生的引力波,从而为暴胀理论(人话:无数解释“宇宙是从哪儿来的”的模型中颇有说服力的一种模型)提供了第一个直接证据。外媒评优的互联网思维产品 满满

  上面一整段翻译成人话就是:通过这个伟大的发现,我们可以断言,宇宙的过去很大可能是像暴胀理论讲的那样,Hail Guth!

  ▲ 古斯万岁——阿兰·古斯是暴胀理论的创始人之一,来一张帅照(图自MIT Department of Physics)

  不过,先别高兴得太早,BICEP2团队的这篇论文从发出的一刻开始就不断遭受批评,有专家指出这可能是银河系尘埃导致的噪声,而不是来自原初引力波。到了同年6月,经过同行评议以后,这群科学家们最终在论文中承认,不排除收到的“标杆信号”是完全由银河系尘埃导致的这种可能性。

  这也是为什么LIGO带着早春暖意的消息如此让人振奋的原因——LIGO观测到的信号与BICEP2观测到的信号来源不同,方法也不太一样,LIGO观测到的信号来自黑洞合并,而BICEP2寻找的是宇宙大爆炸留下的原初引力波;换言之,LIGO是“直接观测”,而BICEP2通过寻找宇宙微波背景辐射中的B模式极化信号来寻找引力波。最最重要的是,环亚娱乐ag88登录。LIGO的置信度达到了5.1σ(强行科普:5σ以上的置信度才可以被认为是“发现”。四年前闹得沸沸扬扬的“上帝粒子”希格斯玻色子被发现,置信度就达到了5.2σ呢,直接把希格斯老爷子送上了诺奖领奖台)

  如果到这里你还没有晕的话,亚美娱乐网址。请挺住,下面我们要开启一个难度稍高的科普副本……放松,放松,不会比高考语文更难的。当然你实在不想看的话,往下翻翻,文章第三部分有安利出没。

  我们先不谈LIGO,来谈一个更亲民一些的装置:迈克尔逊干涉仪。如果你还隐约记得高中物理课本上那可怜的散落在“资料卡片”“拓展阅读”里,老师还不讲,考试也不考的近代物理知识的话,你应该记得,狭义相对论的想法得益于迈克尔逊-莫雷实验,而这个实验里,有这样一个干涉仪:

  ▲这是灵魂画手小良同学很久很久以前涂过的一个科学实验系列图中的一张,临时上缴充公

  一束光通过半镀银镜被分成两束,通过互相垂直的两个平面镜反射,最终两束光在光检测器中汇合,由于光从两个不同方向走过来的路程相等,光检测器上会产生彩色的干涉条纹。

  挺简单的一个装置对不,但是妙就妙在这个装置垂直的两条“臂”上。不要怕,大着胆子想一想,如果空间本身在某一个方向上收缩了,那光会怎么办?

  毫无疑问,其中某个方向上的光程会发生变化。也就是说,被分出来的两束光,走过的路程不一致了,于是,光检测器上的彩色干涉条纹将会发生明显的变化。迈克尔逊同志用这样一种方式,将不同方向上微小的变化放大成了一个明显的现象,简直是天才。

  ——当然,不得不提的是,当年迈克尔逊-莫雷实验是以失败告终的,而这几乎是物理学史上最伟大的一次失败:它直接导致了狭义相对论的诞生。

  看见那两条长长的“臂”了吗?这两条臂几乎完全相同,激光被分开后在两条臂中来回反射,最终回到主楼产生干涉条纹。而引力波经过时会带来时空扰动,使两条臂的臂长发生细微的变化。由于两臂成直角,这种效应会被放得更大。

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