广义相对论无疑是一个伟大的理论,宇宙膨胀、黑洞和引力波都是基于广义相对论推导而出的。
在此之前,宇宙红移、黑洞等都先后得到了证实,这些都成为了相对论正确性的有力支持,但唯有一个东西,人类花费了近百年的时间都未能找到,那就是引力波。引力波为什么这么难找?其实爱因斯坦从未想到人类有一天真的能找到引力波。引力是时空的弯曲,而引力波就是时空弯曲所产生的涟漪。形象一点来说吧,天体会导致宇宙这张时空大网出现弯曲,而天体不是静止不动的,而是时刻处于运动之中,所以时空的弯曲会跟随天体的运动而发生变化。
当有多个天体在时空这张大网上运动的时候,时空的弯曲就会像水波一样向外发散,这就是引力波,引力波的本质实际上是一种物质波。
从1915年爱因斯坦发表相对论开始,人类就踏上了寻找引力波之路,那么怎么才能找到引力波呢?引力波的本质是时空弯曲所产生的物质波,所以当引力波经过的时候,就会使空间的长短发生变化,也就会导致空间内物体的长度发生变化,所以只需要观察物体长度的变化就可以得知是否有引力波经过。既然如此简单,为什么爱因斯坦曾认为人类永远无法发现引力波呢?因为引力波所导致的空间长度变化实在是太小了。
粗略一点来讲,引力波经过的时候,大概会使10万光年长的物体被压缩5毫米左右。
这么小的变化怎么能测出来?起初人类的确是一筹莫展,直到人类想到了一个跑得很快的家伙,它就是光。引力波所引发的空间变化再小,以光的速度也可以捕捉得到,于是一种专门用来寻找引力波的设备就出现了,它就是“激光干涉仪引力波天文台”。这仪器的原理是这样的:将一束光分成等强度的两份,分别射入两个相会垂直的管道中,管道尽头有一面镜子,光照射到镜子上之后会反射回来,然后两束光相遇后会相互抵消,位于后端的检测是被就检测不到光线。但是当引力波到来时,因管道的长度会发生变化,所以反射回来的光线就不会相遇抵消,所以后端的检测设备就会检测到光线。
激光干涉仪引力波天文台是一种极为精确的仪器,所以微小的声音和振动都会导致发出错误信号,所以必须在世界范围内建立大量的天文台,只有当所有天文台都发出信号时,才能够确定引力波的到来。
终于在相对论提出整100年后,2016年6月15日,人类终于发现了来自两个黑洞合并所产生的引力波,从而证明了引力波的存在,也进一步证明了广义相对论的正确性。当今世界很多科学理论都是以相对论为基础的,如果相对论出现错误,那么很多理论体系都会崩塌,所以引力波的发现对于人类科学的发展是具有重要意义的。而且在未来,引力波在天文观测、宇宙通讯等诸多领域的应用潜力是我们现在所难以估量的。返回搜狐,查看更多