2008 (1762)
2009 (1498)
2010 (796)
2011 (759)
2012 (633)
2013 (449)
2014 (575)
2015 (323)
2016 (276)
2017 (470)
2018 (127)
2023 (1)
俺的物理比较差 可并不影响自己对宇宙是又敬畏甚至害怕但又好奇，特别是看了电影巜星际穿越》，总想明白为什么库柏与他的女儿在不同维度的空间有感知？如果是这样的话，或许引力波能解释为什么远距离的亲人们很好的朋友们有时会有心灵感应？甚至我还希望巳到另一世界的我的双亲还能在另一维度世界里感知我对他们的怀念……
**************
"我一百年前就预言到了这历史性的一刻了哟" 引力波被发现
转载：新京报书评周刊
按：欢迎你，地球人，来到引力波（gravitational wave）的时代，这是一个值得纪念的日子。
北京时间昨日深夜，一个重要的消息被宣布：人类首次直接探测到了引力波——13亿光年之外两个黑洞合并所产生的时空震荡，被地球上的两个探测器同时发现，自此，广义相对论在提出100周年之后得到了最直接的验证和最重要的肯定，宇宙的歌响起来了，生生死死，正唱给你听，我们终于听到了宇宙的声音。
引力波交响曲
字幕翻译：与传统天文（观测的是光）不同，对于引力波——这种被爱因斯坦的广义相对论所预言的时空结构中的涟漪——最好的解释就是声音的一种。接下来的声音是模拟黑洞和中子星在合并时所产生的声音。短暂的啁啾声来自于双恒星级黑洞最后死亡时的呐喊（两个黑洞合并到一起时的声音），这个信号以后能够为LIGO干涉仪所探测到（书评君注：说的就是这次成功的探测啦！）。这个长而且低沉的声音来自于大质量黑洞，他们的声音能够被未来的太空干涉仪探测器LISA所探测到（当然如果依旧发射的话）。这些声音频率本来很低，现在被放大到了我们的音域范围之内。在不远的未来，我们应该能够探测到一些真实的引力波，到时我们就应该可以播放来自于宇宙的真实声音。
400年前，伽利略发明了第一台天文望远镜，他看见了月球的丘壑与木星的卫星，使人类能够亲眼见证宇宙，然而，通过光线，人类无法回溯时间的开端，无法瞥见宇宙创生的初刻。若想得见宇宙微波背景辐射之外的情景，我们只能依靠引力。而引力会在时空中激起涟漪，这就是我们所说的引力波。望远镜在此无能为力，对引力波的探测需要新型的仪器。
引力波最初只是阿尔伯特·爱因斯坦的一个理论构想，来源于方程式的推导，而非真实的实验观察。爱因斯坦最早提出了这一概念，并在他的广义相对论中预言了引力波的存在。他认为某些质量非常大、运动速度又非常快的物体，会对周围时空结构产生扰动，引力波就是时空扰动向外传递的微小涟漪。这种涟漪有多微小呢？他说，引力波小到永远无法被观测到。
“听说你们探测到了！”
在引力的世界中，我们的宇宙通常一片平静，直到北京时间2015年9月14日17点50分45秒。Bang！那一刻，在距离地球13亿光年之外，两个巨大黑洞发生了一次致命性的“亲密接触”，地球上LIGO（激光干涉引力波天文台）的两个探测器同时探测到了宇宙深处的这一场引力风暴！
这一场天外撞击事件，加上科学家精密到氢原子的百亿分之一级别的系统设计，让我们骄傲地走进了新时代。在这值得纪念的一天，我们与国家天文台研究员砺珺聊了聊引力波。（他也是《星际穿越》一书的译者噢，《星际穿越》的作者基普·索恩昨天还在发布会上发了言噢！）
引力波：
“时空自身的波动”
新京报：什么是引力波？
砺珺：既然称之为引力波，它必然与引力有关。所以，在进一步了解引力波之前，我们需要了解一下人类对于引力的认识过程。17世纪末的物理学家牛顿看到了下落的苹果，意识物体之间普遍存在的一种力，称之为“引力”，并且将其数学化，这就是我们熟知的万有引力。万有引力认识的精髓，是物体质量的存在导致了引力，这在牛顿之后的两百多年里被认为是宇宙间的绝对真理。直到1905年狭义相对论发表，再到1915年广义相对论的发表，爱因斯坦提出了一种完全不同的对于引力的看法：引力是因为质量对于时空造成了变形所导致，而非质量之间的吸引。这就意味着，时空可被当做一种可以变形的介质来认识。所以，简单地说，引力波就是时空自身的波动。相比较我们熟知的无线电波（或者电磁波），它仅仅在时空之中传播，时空是它的媒介。
人们常说“星辰大海”，如果将时空视作海洋，那么天体就如同海洋生物一般。可以想象，如果大海中的某个生物摇了摇尾巴、或是晃了晃头，海水由此所产生的波动就会向外传播。与此类似，宇宙中某个天体的剧烈活动，会对所在的时空产生扰动，时空自身的波动也会向远处传播，如果足够强，就能够为地球上的我们所感知。
产生引力波的双黑洞合并：
“黑吃黑的火拼”
新京报：这次的波动有多强？我们完全没感觉啊……
砺珺：其实，此次发布会还有另外一个亮点，就是双黑洞的发现。这是人们首次发现直接发现双黑洞系统，两个黑洞的质量分别为26个和39个太阳质量，属于恒星级黑洞。或许你已经听腻了黑洞，生活中时不时的会听到某某黑洞爆发了，某某黑洞吞吃恒星了等等。但是这次的发现却有些不同，两个天体都是黑洞，互相绕转，最后合并。这听起来像是一场黑吃黑的火拼（真的是“黑”吃“黑”），甚至有点儿像香港电影里我们熟悉的火爆场面。黑洞合并产生了非常强烈的时空振荡，所以我们遥远的地球才观测到了。
两个大块头合并之后，形成了一个62太阳质量的黑洞。不对！怎么少了3个太阳质量？！其实，引力波也是携带能量的，所以在黑洞合并之时，它的形状是非常不对称的，在振荡恢复的过程当中，一部分质量通过引力波的方式辐射出去，从而为我们所接收。
双黑洞的合并产生了强烈的时空震荡——引力波
被引力波击中的话
“会变高变瘦，然后变胖变矮”
新京报：从预言到探测，物理学家等待引力波的到来已有一百年之久，为什么引力波这么难探测？
砺珺：主要原因是，相比较其他的几种力（强力、弱力、电磁力），引力是最弱的，相应的引力波效应也就很弱。想当初爱因斯坦在发表自己新的理论之后，就估算了引力波的强度。引力波的强度通常利用相对变形的大小来表示，结果往往是小的可怜，几乎无法探测到。引力波是时空的自身变形，在一个方向上被拉伸，在其垂直的另外一个方向上就会被压缩。如果我们有一天，我们被同样的双黑洞系统在合并时所产生的引力波（变化强度为1.0E-21）所击中的话，理论上来说，我们同样会经历一个稍微变高变瘦，然后变胖变矮一些的过程。实际上，对我们身高不超过2米的人类来说，导致的变化大约为2E-21，为一个氢原子的五百亿分之一（一个氢原子的大小大约为1.0E-10米）。
变高变瘦，然后变矮变胖
引力波的效应是如此之小，所以一方面需要增加探测的长度，来增强变化的效应，另外一方面通过巧妙的方法来探测到微小的变化。这也是此次新闻发布会中提到的激光干涉引力波天文台(LIGO)在建造之初所考虑的。它有两个观测点，分别建在美国华盛顿州的列文斯顿和路易斯安那州的汉福德。每个观测点都有两个互相垂直，每条长达4公里的臂。长臂中间是高度真空的管子，而在长臂两端，悬挂着大约直径34厘米、重达40kg的反射镜。LIGO的探测器利用激光干涉技术，不间断地测量每对发射镜之间的距离。每当引力波通过探测器时，人们会探测到两对发射镜之间的距离呈现此消彼长的周期性变化。
LIGO的两个天文台相距3000公里，通过探测信号的时间差，我们就可以知道引力波的传播速度。如果以光速传播，那么时间差将会是10个毫秒量级，这和观测结果一致，从而确认了引力波的传播速度为光速。
即使对于LIGO天文台4公里的长臂，引力波所造成的变化也是极其微小的。对于两个10个太阳质量的双黑洞合并，其可能产生的尺度相对变化最高可为1E-21，意味着4公里的长度也仅仅只变化了一个氢原子直径的2.5千万分之一。为了达到这个精度，LIGO的科学家做了许多精密的设计，保证探测系统的稳定，保证LIGO反射镜的位置随机涨落小于一个氢原子大小的百亿分之一，从而保证可以相对比较容易的探测到可能的引力波源。
LIGO天文台所探测到的引力波
广义相对论的胜利！
“引力波是一种全新的看待世界的方式”
新京报：探测到引力波，对人类而言意味着什么？
砺珺：毫无疑问引力波是对广义相对论的一个最直接的验证。另外它在弱场中已经得到验证，但是对于强引力之下的验证，之前却从来没有验证过。所以此次的观测，是对广义相对论的一个非常好的检验。
引力波以光速传播，它与物质的相互作用非常非常的弱，所以引力波可以给我们提供我们宇宙几乎无阻挡的图景，而这个几乎是无法利用我们熟知的电磁波来达到的。比如，利用引力波，我们可以看到宇宙的最早期，宇宙大爆炸之后的1E-36秒开始的宇宙形成过程。而对于电磁波而言，它最早只能看到大爆炸后的大约300,000年之后的宇宙历史，在此之前，电磁波是不能给我们提供的。所以引力波是我们了解我们宇宙形成的最好工具。
如果你还记得，在《星际穿越》电影中的结尾之时，主人公库珀身处一个5维时空的超体方体中，为了将从黑洞中心所提取出来的信息传递给身处4维时空的女儿墨菲，人为制造引力波效应，成功将信息传递，从而使人类得以解救。从目前物理学家的认识来看，引力波是唯一一种可以在不同维度传播的波。不同宇宙之间的碰撞，会产生引力波。说不定，在不远的将来，我们也可以依靠引力波来判断多重宇宙的存在与否。
一个天生的聋哑人，一直在听别人描述声音的存在，突然有一天，他的听力恢复，第一次听见了声音——我想，我们此刻的心情也是差不多如此。引力波为我们打开了一扇全新的窗口，引力波是一种看待世界的方式。历史的发现轨迹告诉我们，每一扇新的窗口被打开，都会有令人称奇的发现。虽然LIGO的探测能力还是有限，一旦这个引力波的世界被撬开了一道小的裂缝，让我们看到了春天的种子，相信硕果累累的引力波丰收季节也不会太远。
