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爱因斯坦的预言被证实!宇宙确实存在引力波,引力波有什么作用?

2024-10-03科学

早在一百年前啊,爱因斯坦就放话了:宇宙里有引力波呢!可那时候的人啊,根本搞不懂这个「科学怪才」脑袋里的宇宙是啥模样。

嘿,现如今啊,引力波被证明是真有那么个东西了!今儿个呢,咱就唠唠,引力波到底是个啥玩意儿。

【爱因斯坦的预言】

1915年的时候啊,爱因斯坦琢磨着,引力这玩意儿是一种特别特殊的相互作用呢,然后就提出了广义相对论。他还重点强调了,引力这东西的本质啊,就是时空弯曲!

到了第二年,也就是1916年的时候,爱因斯坦又琢磨出个事儿,还给出了论证,说引力啊,是像波那样传播的。得嘞,这就是爱因斯坦咋预言宇宙里有引力波的经过。

咱得服啊,有这么个男人,那智商简直顶破天了。早在一百年前呢,他就把引力波的存在给预言出来了。你可别忘了,就当时那科技水平,想探测到引力波?门儿都没有啊!

嘿,爱因斯坦特具体地提出来,引力波啊,它是以光速传播的呢。还有啊,时空可不是平平整整、均匀分布的,它是弯弯曲曲、会变化的哟!

得知道,他给打破的呀,可不单是一种认知,连那曾经被当成「绝对正确」的牛顿经典力学都给打破喽!

想当年啊,牛顿正走着呢,一个苹果「砰」的一下就砸他脑袋上了,就这么着,「万有引力」定律就给砸出来了。嘿,谁能想到啊,这种平常得不能再平常的事儿,背后居然藏着宇宙万物运行的大规律呢!

后来啊,牛顿一个劲儿地研究力学,到处探索,就靠着三大定律,在近代物理界那学术地位,稳得就像泰山似的,谁也撼动不了。嘿,那爱因斯坦呢?人家是怎么从牛顿这个巨人的权威阴影下走出来,还发现引力波的呢?

最开始的时候呢,爱因斯坦关于引力波的构想啊,就只是脑袋里突然冒出来的一个念头,就跟「灵光乍现」似的。

后来呢,把弱引力给它来个线性化的处理,用黎曼几何写出来的那个引力场方程啊,就这么给简化了,接着就推出了纯理论的引力波方程。

这么着说吧,引力波这玩意儿被提出来,是靠着类似数学里电磁波方程那样的方程式推导出来的,可不是因为真做了啥实验观察才有的。

这么着,在学术界啊,引力波到底存不存在呢?好些年了,大家都还是持怀疑态度的。就算有爱因斯坦那样的物理学大神给引力波站台,可人们呢,还是更信奉「眼见为实」这个理儿。

就好比千百年前吧,古人不晓得地球有多大,就老是觉着天是圆的地是方的,陆地平得跟啥似的。那引力波到底是个啥玩意儿呢?

【引力波到底是什么】

要是爱因斯坦跟牛顿这两位物理学的大神,为了学术上的事儿干起架来,你向着谁呀?

在牛顿弄的经典力学里啊,时间就那么匀速地朝前走呢,空间呢,也是均匀地往大了扩展。

时间和空间那绝对的性质,就注定了宇宙扩散起来是稳稳当当、持续不断的,这里头肯定没什么起伏波动。为啥这么说呢?您瞧瞧,人类千百年过的都是平稳的日子,这生活空间明明白白就在眼前摆着呢。

可爱因斯坦不这么想啊。在他的广义相对论里,时空是会扭曲的,宇宙也不是平平整整、无边无际的那种。他觉着,整个宇宙到处都充满了以光速到处扩散的引力波呢。

但凡有质量的东西啊,就能让它周围的时空变了样儿,质量越大呢,时空就被折腾得越离谱。

后面这位呢,那科学视野可不得了,常年就盯着天体运行规律看,都成惯性了,嘿,一下子就把目光从那儿转到天体周围那老大老大的空间里去喽。

爱因斯坦那论述和推导细致又严谨,就这么着,物理学界慢慢也认可了,接受了这位物理学大拿的观点。那引力波到底是个啥样的存在呢?

简单来讲呢,引力波就跟咱往水面上扔石块,泛起的那一圈圈涟漪似的。也有点像地震的时候,检测仪表上一层一层往外散的波浪线那样。

那天体扭动起来呀,它扭动的幅度跟频率呢,就和引力波的振幅与频率是一码事。这么着说吧,要是能把天体这扭动给量出来,那引力波也就能够被测量到喽。

可话又说回来,要想实现测量,最大的麻烦就是天体之间的距离,动不动就好几万光年呢。哪怕是宇宙里最牛的引力波,传到地球的时候,振幅也就亿万分之一纳米那么点儿。

所以呢,要是想逮着比较厉害的引力波,就得有点先见之明,朝着某个深空瞄好了,还得靠运气瞅见那些质量老大的天体之间出灾变,然后相互捣鼓,加速跑起来。

就好比说,找出那种从宇宙老深的地儿来的,黑洞融合时候弄出的噪声啥的。嗨,这概率啊,那可小得没边儿了。

得特别说一下啊,就连坚信引力波肯定存在的爱因斯坦,在当年都觉着,人类啊,搞不好永远也没法探测到引力波呢!

天才嘛,那就是天才。他们看科学的眼光那叫一个超前,一般人啊,短时间里肯定理解不了,这就跟真理似的,真理永远是真理,禁得住时间的揉搓。

想当初啊,有那么个预言,那真是让人听得「一头雾水」。嘿,您猜怎么着?现在天文学家可把这事儿给证实喽:宇宙里的引力波啊,人家都清清楚楚地探测到了呢。

【「时空涟漪」确实存在】

爱因斯坦那引力波的预言给证实喽,「时空涟漪」这褶子里能有啥呢?是高维空间啊,还是多重宇宙哇?

地球在茫茫宇宙里就像一粒小尘埃似的。那些质量老大的天体运动,离咱们可太远了。近点儿的物体呢,就算是加速运动,产生的引力也弱得很。就因为这,这近百年啊,物理学界一直犯嘀咕呢,老寻思着引力波到底是不是真的存在。

嘿,您知道吗?1974年的时候啊,科学界又有新发现喽。有个叫PSR1913+16的脉冲双星被发现了呢,这一发现啊,就证明了致密双星系统的引力辐射和广义相对论的预言那是完全对得上号的,就像一把钥匙开一把锁似的。

2016年2月呢,有个科学合作组织,人家可是费了老劲儿,这么多年一直盯着一组双黑洞。这双黑洞啊,早在13亿年前就开始碰撞然后并合了。就这么瞅啊瞅的,最后向全世界宣称:嘿,人类可算是头一回观测到引力波了,而且还是直接探测到的呢!

嘿,有这么两个黑洞的原初引力波呢,这波可是打138亿年前宇宙大爆炸那时候就来的。这俩黑洞啊,一个黑洞的质量能顶36个太阳,另一个呢,也不含糊,能顶29个太阳的质量。

俩黑洞啊,在融合之前呢,就跟俩调皮蛋似的,互相绕着转圈圈。嘿,这距离越靠越近的时候啊,那旋转的速度就噌噌地往上加,就跟踩了油门似的。这么一转呢,就有一部分能量啊,跟个小包袱似的,以引力波这形式就被甩出去喽。

当这俩凑一块儿变成一个有62个太阳那么重的超级黑洞的时候啊,那少了的3个太阳的重量呢,就是在合并的好几百万年里,像光一样快地往宇宙里传出去的引力震动啦。

嘿,科学家可不得了呢!黑洞合并完了之后啊,他们居然又二次探测到引力波啦。

嘿,就这么着,过了整整一百年,爱因斯坦的预言被证实喽。这时候有人就得问了,那天体质量那么老大,咋就能在太空里「浮」着,咋不「沉」下去呢?

嘿,您得知道啊,宇宙里可不只有引力波,引力场那也是存在的呢。那些质量老大的星体啊,虽说把宇宙这个平面给压弯喽,可它弄出来那曲率的空间范围也是相当大的呢。

就跟一个铁球滚到蹦床上似的,那老长还弯弯的宇宙平面啊,能把星球给托住,不让它往下沉呢。

咱在地球上的人感觉不到宇宙的那点动静,为啥呢?宇宙太大了呗。哪怕是宇宙里密度老大的天体,就那种超大质量的中子星,它们之间剧烈地折腾,释放出来的引力也很难在短时间内跑到地球这儿来。那在这些弯弯曲曲、晃晃悠悠的时空里头都有啥玩意儿呢?

有人讲啊,要是引力波给扭曲了的时空褶皱能给弄平喽,说不定四维空间就不再是那种远得够不着的地儿了,嗨,多重宇宙存在这事儿啊,也不是没谱儿呢。

到那时候啊,咱们说不定就能特别轻松地从天体引力那紧箍咒里挣脱出来呢。靠着引力波来一场跟做梦似的时空穿梭,嘿,这事儿是不是特让人心里痒痒,盼着呢?