原文請見:Einstein’s last theory confirmed: A guide to gravitational waves
2月11日,美國的研究人員公佈首次直接探測到重力波 - 這是愛因斯坦提出的最終預測而尚未經證實的理論。以下是所有你需要了解的本週最重大的物理新聞。
甚麼是重力波?
重力波是長期以來被預測但從來沒有被直接看到過的,是宇宙結構的波動。
愛因斯坦把宇宙的形狀比擬成一個被從時空中切割出來的單一的結構,根據他的一般相對論,萬有引力的力場是由時空空間的曲率造成的,而重力波就是當質量很大的物質,例如黑洞,互相碰撞時所產生的波動。
誰發現他們的?
LIGO 的研究人員們在實驗中發現的,成對的探測器被放置在相隔 3000 公里之遙的路易斯安那的李文斯頓 (Livingston)和華盛頓的漢福德 ( Hanford),然後利用雷射量測經過的重力波所引起的時空變化。LIGO 小組預定在週四召開記者會。
為什麼這件事情如此重要?
愛因斯坦的一般相對論顛覆了我們對於萬有引力的認識,是近代物理中最重要的核心之一。但是我們知道這個理論無法完全描述宇宙現象,因為他與量子力學互相衝突。在研究了重力波,這個愛因斯坦理論中尚未被證實的最後一個的假設,物理學家們將得以將這個理論進一步推廣。
重力波還能做些甚麼?
除了把愛因斯塔拿來做測試以外,這個首次被證實的重力波觀察將標示了天文學的一個新的開始。就如同我們使用各種不同波長的電磁波,好比說可見光,紅外線,以及 X-光來研究宇宙,重力波將成為人類另一對新的雙眼來觀察宇宙,我們將可以更深入的觀察一些天體,好比說黑洞和中子星。
以前有別的人試過嗎?
1974 年,天文學家 Russell Hulse 和 Joseph Taylor 觀察到一組脈衝雙星,一對發射著無線電波的死星。Hulse 和 Taylor 認識這兩個脈衝星正在逸失能量,並且緩慢的向對方旋轉而去,就如同愛因斯坦一般相對論的方程式中所描述的:佚失的能量正以重力波的形式散發出來。這個發現使得此二人贏得了 1993 年的諾貝爾獎。
幾年前不也有人發現過重力波嗎?
2014 年,BICEP2 望遠鏡的研究人員宣稱他們發現了原始重力波的訊號,不是由黑洞碰撞所產生的,而是大霹靂來的。但是這個小組隨後不得不取消這個宣布,因為後來他們發現自己忽略了銀河星塵的影響。