有了引力波,我們離外星人更近了嗎?
公元2016年2月11日,一個地球人劃時代的時刻來了。美國激光干涉引力波天文臺(英文簡稱LIGO)探測到了13億光年前兩個恒星級黑洞合并所產生的引力波。引力波是時空結構的一種擾動,是對愛因期坦廣義相對論對直接的驗證。
對我們地球人來說,引力波的發現就像聾啞人突然恢復了聽力。它為我們打開了一個全新的看待世界的方式,可以預見的是,一大波令人稱奇的發現正在靠近。
為了讓大家更好地了解引力波,湖南師范大學博士后房熊俊回答了《十幾歲》讀者的提問,向大家展現了更全面的引力波。
Q從對物理學的意義來看,引力波的發現會對物理學產生哪些劃時代的影響?此壯舉能不能獲得諾貝爾獎?
房熊俊
物理學博士,畢業于北京師范大學,現為湖南師范大學博士后,研究方向為廣義相對論和引力。
A引力波的發現極其重要,因為在廣義相對論的實驗驗證中,光線的彎曲、水星的近日點進動以及引力紅移效應等都一一被科學家觀測和證實,原初引力波的實驗驗證成為廣義相對論的最后一個有力證據。引力波的發現提供給我們一種看待宇宙的嶄新方式,它將帶來天文學革命性的變化。此外,本次引力波的直接觀測對象是一對正在融合的雙黑洞系統。這是科學史上首度觀察到黑洞融合。我們期待能夠借助引力波,看到宇宙大爆炸初期宇宙的遺跡。
發現引力波的壯舉無疑能夠獲得諾貝爾獎。早在1974年,兩位美國科學家發現,在一個雙星系統中有一個脈沖星,其脈沖輻射頻率隨著時間的流逝而變化,這是存在引力波的一個間接證據。為此,他們獲得了1993年的諾貝爾物理學獎。本次對引力波的觀測得到的是直接證據,理應在最近幾年獲得諾貝爾獎。
Q發現引力波非常困難,總會遇到各種干擾,請問引力波是有聲音的嗎?
A我們所聽到的聲音本質上是空氣的震動引起耳膜的震動。而引力波本質上是一種時空漣漪,它與聲音還是有所不同的。引力波的發現非常困難是因為一般星體的引力波,包括太陽和地球,都十分微弱。唯有宇宙中發生大質量天體的碰撞、合并等事件時才可以形成強大的引力波,但能產生這種較強引力波的波源都距離地球極其遙遠,當引力波傳播到地球時已變得非常微弱。
Q有專家說,引力波的發現,打開了“一個不需要望遠鏡的新的天文學領域”,那么太空望遠鏡真的可以退休了嗎?
A引力波的發現確實開創了一個新的天文學領域,但現在引力波的觀測還只能觀測到宇宙中大質量天體劇烈運動時傳來的信號,對于一般的天體人們是無法利用引力波去觀測的。因此天文望遠鏡在較長的一段時間內還將起到重要的作用。
另外,現在已經較少使用光學望遠鏡去觀測天體了,如今普遍使用的是射電望遠鏡。大型的射電望遠鏡可以觀測到距我們100億光年之外的宇宙,它仍是人類探索宇宙不可缺少的利器。
Q有了引力波這個神器,是不是意味著距離我們發現其他宜居星球、距離發現外星人不遠了?
A發現其他宜居星球或地外文明的確是大家普遍感興趣的一個話題,也是在現代科技飛速發展的情況下,擺在科學家面前的重大課題。有了引力波還不能說我們離發現其他宜居星球或地外文明不遠了,因為引力波的傳播速度也是光速,并不比光跑得更快。即與望遠鏡觀測宇宙相比,利用引力波觀測宇宙并不會讓我們更快地知道宇宙的另一端發生了什么。
Q引力波被發現的新聞一出,某寶就出現了“298元的防引力波負離子面膜、188元的防引力波毛毯、688元的防引力波輻射孕婦裝等商品”。那么引力波對人體到底有沒有影響?引力波能不能應用到對人類有益的商品、商業之中?或者說,100多年前電磁波的發現,給人類生活帶來了翻天覆地的變化,引力波能帶給人類什么樣的變化?
A引力波對人體沒有影響。事實上,人類世界之所以建立在地球上就是因為地球的引力。這次引力波的觀測對象所發出的引力輻射傳到地球時對地球的影響已經小于一根頭發絲的影響??梢灶A見的是,在很長的一段時間內,引力波的發現本身不會對人類社會的運行產生明顯的影響。
當然,就像阿波羅登月促成了集成電路的大發展、歐洲核子中心發明了網頁技術一樣,對于引力波的研究,也許會帶給人類社會很多科技“副產品”,例如干涉光學的發展、抗震的研究等,這些“副產品”也許在不久的未來會帶給我們一些驚喜。