10月3日上午,諾貝爾委員會宣布將2017年諾貝爾物理學獎授予美國麻省理工學院教授雷納·韋斯(Rainer Weiss)、加州理工學院教授巴裏·巴裏什(BarryC. Barish)和基普·索恩(Kip Stephen Thorne),以表彰他們在引力波研究方麵的貢獻,3人將共享900萬瑞典克朗(約合人民幣738萬元)。
縱觀諾貝爾獎曆史,諾貝爾獎頒與(yu) 的科學發現和成果一般都會(hui) 經過幾十年時間和其他無數研究結果的驗證,但是,為(wei) 何引力波一經發現,就在兩(liang) 年後獲得了諾貝爾獎呢?這既與(yu) LIGO團隊多次成功探測到引力波事件(4次確信,1次疑似)有關(guan) ,也與(yu) 諾貝爾委員會(hui) 的理解有關(guan) ,該委員會(hui) 稱,這是全新的、完全不同的事物,開啟了未知世界。
引力波是愛因斯坦廣義(yi) 相對論中的重要推論。時間和空間會(hui) 在質量麵前彎曲,時空在伸展和壓縮的過程中,會(hui) 產(chan) 生振動傳(chuan) 播開來,這些振動就是引力波。2015年9月14日,位於(yu) 德國漢諾威馬普學會(hui) 引力物理研究所LIGO團隊的科學家注意到一個(ge) 奇怪的信號:類似一隻鳥兒(er) 的啁啾聲,且螺距迅速遞增的一種聲波。他們(men) 認為(wei) ,探測到的是由黑洞合並產(chan) 生的一個(ge) 時間極短的引力波信號,被命名為(wei) GW 150914,持續不到1秒。它經過了13億(yi) 年的漫長旅行,這是人類首次探測到的引力波。
LIG O團隊於(yu) 2015年12月26日再次直接探測到引力波,命名為(wei) G W 151226,這個(ge) 引力波同樣來自雙黑洞並合。2017年1月4日,LIG O團隊第三次探測到引力波,命名為(wei) G W170104。與(yu) 前兩(liang) 次的引力波相似,G W170104也來自於(yu) 黑洞的合並。此次合並後的黑洞質量約為(wei) 太陽質量的49倍,介於(yu) 前兩(liang) 次探測到的黑洞質量之間(前兩(liang) 次並合黑洞質量分別為(wei) 太陽質量的62倍和21倍),進一步證實了大於(yu) 20個(ge) 太陽質量的恒星黑洞的存在。
如果說這三次引力波都是單獨由LIG O團隊探測到的,那麽(me) 2017年8月14日第4次發現引力波則由不同的研究團隊同時發現。LIG O的兩(liang) 台幹涉儀(yi) (美國華盛頓和路易斯安娜的LIG O引力波天文台)和歐洲“處女座”(意大利的Virgo引力波天文台)引力波探測器的一台幹涉儀(yi) ,從(cong) 3個(ge) 地點幾乎同時(先後相差僅(jin) 幾毫秒)捕獲到了引力波,命名為(wei) GW 170814。
由於(yu) 有這幾次反複發現引力波,引力波獲得了一定程度的重複驗證,這是證明科學發現的必要條件和必經程序,這也許就是今年的諾貝爾物理獎頒發給引力波發現的科學家的主要原因。但是,在未來也許還需要由其他科研團隊以另外的方式來證明引力波的存在。
在人們(men) 的眼光中,物理學研究總是深奧莫測,艱澀難懂,引力波也是如此。而且,引力波的晦澀和神秘莫測還在於(yu) ,它可能真的會(hui) 開啟人類未知的世界,與(yu) 人們(men) 千百年來所見所聞和理解的物質世界迥然不同。因此,發現引力波意味著人類對物質世界的探索才剛剛開始,正如電磁波望遠鏡可以充當人類的眼睛一樣,引力波探測器可以充當人類的耳朵,有了它們(men) 意味著人類有了第六感覺。
更重要的是,由於(yu) 引力波是物質運動變化時引發的時空彎曲,因此引力波與(yu) 暗物質和暗能量有關(guan) 。根據計算,要保持現在宇宙的運行秩序,需要暗物質的存在,而且暗物質的質量必須5倍於(yu) 我們(men) 現在看到的物質。這就意味著在人類能用五官感知到的世界外,還有一個(ge) 有95%的物質是人們(men) 尚未知曉的世界,這也是一個(ge) 神奇的廣袤的世界。
100年前就預言有引力波存在的愛因斯坦認為(wei) ,世間有兩(liang) 樣東(dong) 西是無邊無際的:一者為(wei) 宇宙一者為(wei) 人類之愚蠢。對於(yu) 前者,愛因斯坦似乎還不確定。不過,無論宇宙是否無邊無際,都需要去探索。
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