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​引力波:从理想到现实

作者:苗千

2018-02-05·阅读时长4分钟

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( 上世纪60年代,物理学家约瑟夫·韦伯利用圆柱体铝棒探测引力波信号 )

距离1915年发表广义相对论20多年之后,直到20世纪30年代,爱因斯坦才开始相信可以由广义相对论推导出一个令他自己都感到吃惊的结论:宇宙本身在颤抖,这种颤抖具有能量,并且以波的形式在时空中传播。尽管如此,在当时探索引力波,乃至研究宇宙的结构和起源,都还不算是一个严肃的物理学话题,这种理论如同屠龙之技,只能停留在理论中——想要真正探测到引力波存在的直接证据,人类还需要再经历80年时间在物理理论和工程学领域不断进步。

从2016年2月11日开始,整个世界都忽然开始讨论起引力波——引力波时代开始了,而这一切,源于一个代号为“GW150914”的来自激光干涉引力波天文台(LIGO)的探测信号。2015年9月14日德国时间上午11点,马克思·普朗克研究所33岁的物理学博士后马尔科·德拉戈(Marco Drago)正在位于德国汉诺威的办公室里,他收到了一封来自系统自动提示邮件,筛选数据的计算机系统发现了一个可疑的信号,发来两张图片:在噪音背景中,每张图片都显示出一个时间长度不到1秒钟,类似于鸟鸣的波形。德拉戈随即发现这是一个非常值得注意的事件,信号噪声比相当高,而且专业训练让他辨认出,这个信号的形状显示这是两个黑洞合并成为一个更大的黑洞的过程。

首先注意到这个信号的德拉戈并未欣喜若狂,因为信号的波形太过理想化,他当时并不相信这是一个真实的探测结果。LIGO的物理学家们为了检验仪器的灵敏度,会人为地“注入”一些信号,而何时注入信号、注入何种信号,只有LIGO有限的几个人知道,并且只会在注入信号被探测到,通过检验,准备发表之际才公布于众。但德拉戈随即意识到,LIGO经过了花费2亿美元的升级之后刚刚启动引力波探测,注入信号的系统还没有开始工作,因此这极有可能是一个真实的探测信号。

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苗千

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