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這是愛因斯坦的一個預言!難以置信,黑洞碰撞時,它真的出現了
2021/09/21
2021/09/21
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

在2016年的2月11日,這個呈L型,長約4公里的鐳射干涉引力波天文臺公佈了本世紀最為重要的一個天文發現:100多年前愛因斯坦所預言的時空的漣漪,引力波!

鐳射干涉引力波天文臺(ligo)

這次的引力波是由距地球10多億光年的 兩顆黑洞合併時所製造,這兩顆黑洞的質量分別為36個和29個太陽質量,它們在合併互繞的過程中,損失了3個太陽的質量,產生了一個62倍太陽的黑洞。

兩顆黑洞互繞演示根據愛因斯坦的質能方程E=MC2,損失的3個太陽質量是以能量的方式釋放了出去,如此強大的能量使得時空發生了波動,形成了猶如水波的漣漪。

這個漣漪,以光的速度在太空傳播了10多億年,最終傳到了地球,使得地球周圍的時空發生了改變,並被這個鐳射干涉儀詳細的記錄了下來!

黑洞互繞產生引力波

愛因斯坦對引力的解釋

在1915年,愛因斯坦發表了一篇有關引力的理論。即,我們現在熟知的廣義相對論。

廣義相對論的出現,是徹底打破了我們對引力的看法。

根據廣義相對論呢,我們看到的引力,其實是 空間的結構發生了改變而表現出的一種現象,它是時空被彎曲後的結果。

時空彎曲演示在我們眼裡,空間是一個靜態不變的空間,但愛因斯坦卻告訴我們, 空間是動態的,它的結構會因周圍的物體而發生改變

而改變的結果就是:物體沿著這個彎曲的時空運動。隨即,形成了我們所看到的引力現象。

物體在彎曲的時空中運動那麼這時呢,愛因斯坦則 將引力描述為了一種幾何效應,我們可以用空間的曲率來計算引力。

也就是空間被彎曲的程度 ,空間彎曲的程度越大,那麼表現出的引力則越大,反之,則越小。

何為引力波

根據廣義相對論,空間結構改變的這個傳播速度不是暫態的,它是和光的速度一樣,是以每秒大約30萬公里的速度向周圍傳播。

那麼按照這個理論,地球是距太陽約為1.5億公里,太陽光到達地球需要約8分鐘。那當太陽突然消失時,地球是不會立即脫離軌道,因為空間結構的改變也是和光速一樣,它也需要8分鐘才能到達地球,所以當太陽突然消失,地球會在8分鐘後感知並脫離原始軌道。

太陽消失 空間結構改變那從這個空間的傳播我們可以看出,引力的輻射,也就是空間結構的改變,它是逐漸向外傳播,這樣的傳播就像水的波紋那樣,具有波動性!

在1916年,也就是廣義相對論發表後的第一年,愛因斯坦在考慮引力的動力學時,就注意到了這個現象,隨即,他便提出了引力波的概念,一種時空結構連續變化的現象!

那什麼是時空結構的連續變化?

從廣義相對論我們可以知道, 質量可以使時空的結構發生改變,那麼當這個 質量出現連續變化時,就會出現一種特殊的現象:時空的結構也會跟著發生連續的變化!

進而它就會像水的波紋那樣,一圈套著一圈,像周圍傳播,這個就是時空結構的連續變化。

引力波如何實現

我們知道,物體在不同的速度下會具有不同的能量,而不同能量下則會有不同的動質量。

那麼,當一個天體在做加速運動時,它的動質量則會存在連續的變化,那麼這時,它周圍時空的結構,就會出現連續的改變。

這時呢,時空的波動,引力波就會出現。

引力波經過地球 是地球周圍時空發生改變但儘管愛因斯坦預言了引力波的存在,可探測這樣的時空波動,卻不是易事。

探測引力波,就是探測時空的波動。

但什麼樣的天體可以造成這種可被人類觀測到的波動呢?

在愛因斯坦那個年代,人類對天體的認知還只是停留在像恒星這樣普通的天體上,像黑洞和中子星這樣緻密的天體還未被發現!

所以當時的物理學家一直認為,人類可能無法探測到引力波。

直到黑洞和中子星出現後,才讓物理學家改變了看法。

但愛因斯坦卻是無法看到了,那個創造出廣義相對論預言出引力波的偉大物理學家于1955年離世了。

偉人離世,但探測卻仍在繼續!

2015年9月14日,在一個距地球13億光年的遙遠太空,兩顆黑洞彼此在瘋狂的繞轉,它們的繞轉使得周圍的時空發生了強烈的波動,並不斷地向外輻射

13億光年外,地球周圍的時空被這個波動改變,位于美國的鐳射干涉引力波探測器清晰的記錄下了這個波動的資料

2016年2月11日,這個探測結果被宣佈!

至此,引力波,這個時空的漣漪終被人類證實,但這時,距廣義相對論的發表已經過了100多年。

無法想象,在100多年前,愛因斯坦是如何知道這些的。

 

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