引力波的发现有什么意义

生活 2019-05-02 13:18:23 960

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  • Q1:引力波研究意义有多大。引力波的探测发现获得证实会造成什么影响?
  • Q2:引力波的发现有什么意义与价值,为什么?
  • Q3:人类发现引力波有什么重大的现实意义吗
  • Q4:引力波的发现有什么意义?
  • Q5:发生发现引力波真实存在有什么意义
  • Q6:原初引力波的发现在科学上有多大的意义
  • Q1:引力波研究意义有多大。引力波的探测发现获得证实会造成什么影响?

    引力波的探测意味着爱因斯坦相对论的又一个预言被证实了,而且是在非常大的宇宙尺度被证实, 这就是说我们用相对论推导的星系和宇宙演化的理论基础是踏实的。可以期望随着实验规模和仪器精度提高,相对论的适用范围可以推广的更远。

    另外引力波不受宇宙空间的星际物质和磁场干扰,是探测遥远宇宙的一个新的窗口。

    Q2:引力波的发现有什么意义与价值,为什么?

    这一发现填补了广义相对论实验验证的最后一块缺失的拼图。

    这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。

    这一发现有助于真正理解宇宙大爆炸原初时刻的物理过程。

    这一发现意味着对宇宙微波背景辐射的测量将会进入下一个重要里程碑。

    在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。

    在爱因斯坦的广义相对论中,引力被认为是时空弯曲的一种效应。这种弯曲是因为质量的存在而导致。通常而言,在一个给定的体积内,包含的质量越大,那么在这个体积边界处所导致的时空曲率越大。当一个有质量的物体在时空当中运动的时候,曲率变化反应了这些物体的位置变化。在某些特定环境之下,加速物体能够对这个曲率产生变化,并且能够以波的形式向外以光速传播。这种传播现象被称之为引力波。

    可能的引力波探测源包括致密双星系统(白矮星,中子星和黑洞)。在2016年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器,已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。

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    Q3:人类发现引力波有什么重大的现实意义吗

    跟牛顿发现万有引力一样,引力一直在身边。引力波也一直在身边,并能观察到,只是没去想。身边引力波就是月亮的周期性变化引力,人是感觉不到,但能看到海水的涨落,这就是月亮移动形成的引力波现象。

    Q4:引力波的发现有什么意义?

    引力波最重要的意义在于,人类从过去到现在所有对自然界的观测,包括天文观测,主要依赖于电磁波,也就是雷达或者光学波段的电磁波对未知世界进行探测。而有了引力波以后我们就对自然界多了一种探测手段,这是一个质的差异。引力波的探测有可能使我们了解到更丰富的有关于黑洞、中子星等等这些天体在发生一些现象和剧烈变化时的时空变化,所以说它对于了解物质世界是非常有用的。

    引力波的发现对于物理学有着里程碑的意义,证实了爱因斯坦100年前的预言,完善了相对论的证明。提供了一种全新的观测宇宙的工具,此前的观测只能依靠“眼睛”,现在还可以使用“耳朵”。此外还有以下意义:①证明了黑洞的存在;②证明引力波以光速传播;③为恒星爆炸,中子星的形成,宇宙膨胀速度和测量提供了有利的研究工具。

    “原初”在宇宙学中一般是泛指“复合之前”这个阶段。宇宙在大约38万年的时候,随着温度的降低,自由质子和电子重新结合成中性原子——所谓“复合”。此时,等离子体的雾霾散去,宇宙变得透明,光可以畅行无阻。于是这些光,经过137亿年的征程,进入我们的“眼睛”,即是所谓“宇宙微波背景辐射”——婴儿宇宙38万岁时的照片。

    “宇宙微波背景辐射”在1964年就被贝尔实验室的Penzias和Wilson发现了,并为二人带来了1978年的Nobel物理学奖。

    在早期宇宙研究中,“原初”更进一步特指“宇宙学暴涨”——宇宙极早期经历的急剧加速膨胀过程——时期。

    回到引力波。通常的“结构”——星系、超星系、超星系团,是宇宙空间中质量“密度”的起伏。密度是空间的“标量场”,而引力波——却是空间的“张量场”波动。

    Q5:发生发现引力波真实存在有什么意义

    我不是反科学者,恰恰我是尊重科学者。但以科学的角度讲,引力波是不存在的,这是一种隔岸观花的表相,不明白世界真相就“证明”引力波,才是真正不尊重科学的科学家,引力不存在波,这个波的真相会举世震惊,但他们看到的只是虚幻表相,虚幻的证明没什么意义。这个波的真相没人敢说,他会颠覆大部分宗教信仰的“科学家”。

    Q6:原初引力波的发现在科学上有多大的意义

     那么,探测到引力波到底有啥用?
    科学家们普遍认为,这次LIGO这一发现是爱因斯坦相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”,证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。
    “既然引力波是存在的,基于引力波的科研思路可信性就大大提高了。就好像走一条未知的路,走到半路,有人怀疑不对,结果证实是对的,那么就可以加快步伐了。”苏萌说。
    苏萌说,从科学上讲,引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口,射电、光学、伽马射线等电磁波谱研究宇宙都是来自于光子携带的信息,引力波携带着与电磁波截然不同的信息,将为我们揭示宇宙新的奥秘,比如黑洞与黑洞并合时的物理过程。如果能探测到宇宙大爆炸时发出的原初引力波,那将为我们揭示宇宙诞生之初的奥妙。
    “就好比,人类以前以为自己只有一双能够看见外界的眼睛(电磁波探测),现在发现自己还有一双能够听见外界的耳朵(引力波探测)。”中科院高能所研究员张新民说。
    引力波的发现对普通人的生活会产生什么影响?科学家们表示,一个新的重大科学发现,总会给人类社会带来无法预估的发展。18世纪描述电磁波的麦克斯韦理论确认的时候,也没有人知道会给人类带来什么,但是现在不管是电视机还是移动电话,都与电磁现象有关。
    中国将如何作为?
    “太极计划”和“天琴计划”要去太空探测引力波;“阿里实验计划”的目标是在地面探测原初引力波
    LIGO的发现让我国科学家对中国的引力波研究充满期待。
    作为“阿里实验计划”的负责人,张新民认为,中国是一个大国,这个领域不能是空白。“我们必须抓紧创新而不是跟踪,作出我们应有的贡献。”
    实际上,早在上世纪70年代,中国科学家就开始了引力波研究,但由于种种原因停滞了十几年,造成了人才断层。直到2008年,在当时还在中科院力学所国家微重力实验室工作的胡文瑞院士的推动下,中国的引力波研究才再度开启。
    张新民介绍,目前中国的引力波研究主要有两个方向,一是中科院刚刚提出的“太极计划”和由中山大学领衔的“天琴计划”,这两个计划都是要去太空探测引力波;二是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”,目标是在地面探测原初引力波。这是两个完全不同的研究方向和科学目标。
    中科院高能物理研究所副研究员李宏说:“原初引力波太微弱,所以要选各种干扰尽量少的区域。比如要具备海拔高、大气稀薄以及水汽含量低等因素。目前,科学家在全球共选出了4个最佳观测点,分别是南极、智利阿塔卡马沙漠、格陵兰岛和我国西藏阿里。”
    据介绍,中科院国家天文台在阿里建设的观测站位于阿里地区狮泉河镇以南约20公里处海拔5100米的山脊,可以说是北半球最好的观测台址。
    张新民说:“阿里项目造价小,周期短,可望5年内出成果。”
    “太极计划”的设想之一是在2030年前后发射3颗卫星组成引力波探测星组,用激光干涉方法进行中低频波段引力波的直接探测,目标是观测双黑洞并合和极大质量比天体并合时产生的引力波辐射,以及其它的宇宙引力波辐射过程。“天琴计划”将分四阶段实施,大约需要20年的时间,投资大约150亿元。
    “如果说引力波是一场宇宙交响曲,那么LIGO的成果只是一个序曲,但主乐章还是在空间探测领域,将解答更多重大学术问题。”“太极计划”首席科学家胡文瑞说。

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