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科技环境

发现引力波!媲美伽利略的重大成就

整整100年前,爱因斯坦发表了广义相对论,并据此预言引力波的存在。一个世纪后的本周四,美国科学家宣布,他们直接探测到了引力波,由此补上了广义相对论实验验证中的最后一块拼图。

(德国之声中文网)美国加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO探测器的天体物理学家周四在华盛顿共同展示了他们的研究成果。凭借LIGO(激光干涉引力波探测器),研究团队捕捉到了两个黑洞合并时的引力波信号。麻省理工大学物理学家怀斯教授(Rainer Weiss)是LIGO项目的发起人之一,他在周四的新闻发布会上表示,通过建造一款新型望远镜,"我们开创了一片全新的领域。"美国国家科学基金会(NSF)主任、天体物理学家科尔多瓦(France A. Córdova)更是将这一研究成果与400年前的伽利略首次用望远镜观测夜空相提并论。

LIGO项目也是人类历史上首次对黑洞进行直接观测。德国马普研究院引力物理研究所(MPG)主任波南诺(Alessandra Buonanno)指出,这意味着宇宙学研究有了一种全新的手段,将为物理学以及天文学开创新纪元。该研究所也参与了此次LIGO探测引力波的科研项目。

USA LIGO Livingston Forschungszentrum

美国科学家宣布直接探测到了引力波

"消失了三个太阳"

根据广义相对论,物体在碰撞或加速过程中能产生引力波。当物质的分布发生改变时,时空也会相应地变化。就好像在平静的水面上投下一枚小石子后,会产生一圈向外传播的波浪;时空的弯曲也会像涟漪一样向外传播,这一 "涟漪"就是引力波。

按照广义相对论的推导,物体的质量越大,所能产生的引力波也越强。然而,爱因斯坦自己计算后发现,引力波的强度应该非常微弱;他本人甚至不认为引力波的强度足以被观测。

几十年来,物理学家一直在尝试捕捉到引力波存在的直接证据。MPG研究所副主任阿伦(Bruce Allen)介绍说,研究团队这一次观测了两个黑洞合并前的最后四圈运行,取得了大量数据。随后的分析显示,两个黑洞的质量分别相当于29个以及36个太阳;而合并后的新黑洞,其质量却只相当于62个太阳。根据爱因斯坦的质能方程(E=mc²),此处消失的三个太阳质量转化成了引力波的形式。

广义相对论的其他几项预言--例如光线或电磁波的弯曲、水星近日点进动、引力红移效应此前都已经被证实。而此次捕捉到引力波直接存在的证据,可以说是补上了广义相对论实验验证的最后一块拼图。

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