經過100年的探索,國際物理學家團隊證實了愛因斯坦的存在,標誌著上個世紀最大的天文物理學發現之一。這是一件大事,因為它不僅提高了我們對宇宙如何運作的理解,而且還開啟了一種全新的研究方式。
這去年9月14日,物理學家在LIGO探測到了這個訊號,今天上午的記者會上宣布了這一歷史性消息。專家已經表示這項發現是有望獲得諾貝爾獎
重力波如此令人興奮,因為它們是愛因斯坦最後的重大預測這必須得到證實,發現它們將幫助我們了解宇宙是如何由質量塑造的。
“重力波類似於以光速穿過太空的聲波,”引力研究員大衛布萊爾說,來自西澳大利亞大學。 「到目前為止,人類對宇宙充耳不聞。突然之間,我們知道如何傾聽。宇宙已經說話,我們也明白了。”
這對我們意味著什麼?想想由於 X 射線和無線電波的發現而取得的所有突破 - 現在我們可以探測到重力波,我們將有一種全新的方式來觀察和研究宇宙。
但讓我們退一步來解釋一下重力波到底是什麼。根據愛因斯坦的理論,時空結構可以被宇宙中任何巨大的物體彎曲。當災難性事件發生時,例如合併或恆星爆炸時,這些曲線可能會以重力波的形式在其他地方產生漣漪,就像有人在池塘裡扔了一塊石頭一樣。
當這些漣漪到達地球上的我們時,它們已經微小的(大約原子直徑的十億分之一),這就是為什麼科學家多年來一直在努力尋找它們。
但多虧了 LIGO(雷射干涉儀重力波天文台),我們終於能夠探測到它們。 LIGO 實驗室的工作原理是在兩條 4 公里長的管道中來回反射激光,使物理學家能夠測量時空中極其微小的變化。
2015 年 9 月 14 日,他們在路易斯安那州的利文斯頓實驗室發現了一個相對較大的變化,你可以稱之為系統中的一個小現象。然後,7 毫秒後,他們在 4,000 公里外的華盛頓州漢福德實驗室檢測到了同樣的光點,表明它是由穿過地球的引力波引起的。
從那時起的幾個月裡,研究人員一直在嚴格研究這個訊號,看看它是否可能是由其他原因引起的。但壓倒性的結論是,這一現像是由重力波引起的——這項發現的統計顯著性為 5.1 西格瑪,這意味著結果只是僥倖的可能性只有六百萬分之一。
事實上,該訊號幾乎完全符合科學家根據愛因斯坦理論預測的引力波的樣子。您可以看到下面的訊號,其中覆蓋了預測:
光達
那麼這個引力波是從哪裡來的呢?物理學家能夠將該訊號追溯到大約 13 億年前兩個黑洞的合併。
這個事件 - 這本身就是一件大事,因為沒有人發現過二進位文件之前的合併規模如此之大,以至於它顯著扭曲了時空結構,產生了遍布整個宇宙的漣漪……最終在去年到達了我們身邊。
「這種重力波的發現表明,合併的黑洞比許多研究人員之前認為的更重、數量更多,」LIGO 研究員 Eric Thrane 說道,來自澳洲莫納什大學。 」這對於探測大量遙遠的黑洞來說是個好兆頭……看看還有哪些其他引力波源等待被發現,這將是一件很有趣的事情。
但這只是重力波所能教給我們的開始——其他幾個重力波天文台和探測器計劃在未來五年內上線,它們將使我們能夠更靈敏地探測重力輻射。
就像我們現在可以透過收聽無線電波來了解宇宙歷史上發生的事情一樣,我們現在也有能力對重力波做同樣的事情。最令人興奮的是,我們現在甚至無法開始預測這可能會導致什麼。
您可以在下面看到新聞發布會期間的即時更新:
美國東部時間上午 10 點:好了,倒數正式開始!距離記者會開始還有半小時,還有 15 分鐘我們才能進入發表會。現在是雪梨凌晨 2 點,因此對於直播期間出現的任何打字錯誤提前表示歉意 - 永遠不要讓錯誤的時區妨礙物理!
美國東部時間上午 10.04 點:當我們等待的時候,了解更多關於謠言的內容將於今天公佈——這是重力波存在的第一個明確、明確的證據(愛因斯坦在 100 年前就預言過)。您還可以觀看這次採訪與物理學家勞倫斯·克勞斯(Lawrence Krauss)合作,他首先引發了謠言。
美國東部時間上午 10.14 點:讓我們開始吧,夥計們。我們所知的物理學可能會永遠改變…
美國東部時間上午 10.23 點:讓我們從等待的遊戲中轉移注意力吧觀看這個音樂摘要最後一次尋找重力波失敗的故事,以《生命的循環》為曲調。希望這次能帶來更好的消息!
美國東部時間上午 10.31 分:美國國家科學基金會主任 France Córdova 對我們的宣布表示歡迎。
美國東部時間上午 10.35 分:“女士們先生們,我們探測到了重力波。我們做到了!”哎呀!這就是夥計們!我其實是在哭。
美國東部時間上午 10.36 分:這個訊號是在去年9月14日看到的,它大約是13億年前兩個黑洞碰撞合併的結果。
美國東部時間上午 10.36 分:更多細節即將到來,但現在讓我們明確一點——重力波已經被偵測到,它將打開一扇我們以前從未見過的宇宙之窗。它也將改變我們對宇宙如何運作的理解。它最終證明愛因斯坦是對的!
美國東部時間上午 10.37 分:我們正在觀看兩個黑洞相互旋轉並最終合併並引發重力波的影片。這是有史以來第一次看到雙黑洞合併。
美國東部時間上午 10.38 點:黑洞的質量約為太陽的30倍,在相互碰撞時加速到光速的一半,只是為了讓你感受到碰撞有多大!
美國東部時間上午 10.39 分:好吧,現在我們看到了源自黑洞合併的引力波的模擬,然後向地球傳播,它們非常非常逐漸地使地球像果凍一樣擺動。
美國東部時間上午 10.40:不要驚慌,地球實際上並沒有以任何明顯的方式擺動。我們正在談論只有 LIGO 才能捕捉到的微小變化。 LIGO 執行董事 David Reitze 表示:“我們正在嘗試測量質子直徑千分之一的物體。”
美國東部時間上午 10.41 分:Reitze 將其比作測量太陽與其最近恆星之間的距離——LIGO 能夠測量到人類頭髮絲寬度的水平。感人的!
美國東部時間上午 10.42 分:「這是一個科學登月計畫……我們做到了,我們登陸了。
美國東部時間上午 10.43:好的,現在我們從 LIGO 發言人 Gabriela González 那裡獲得了有關這一發現本身的更多資訊。我們也將很快為大家提供更多關於這一切意味著什麼的資訊。
美國東部時間上午 10.44 分:LIGO 團隊能夠同時使用兩個實驗室來測量微小的引力波——一個位於路易斯安那州利文斯頓,另一個位於華盛頓州漢福德。岡薩雷斯解釋說,這些波是如此之小,以至於如果你只在一個實驗室中看到微小的扭曲,你將無法相信它們是真實的。
美國東部時間上午 10.45 分:所以這是確鑿的證據。這些訊號首先由利文斯頓實驗室拾取,7 毫秒後由漢福德於 2015 年 9 月拾取。
他們發現的變化只是質子直徑的一小部分,但令人驚訝的是它們幾乎與科學家對重力波的預測完全一致(如下所示)。
美國東部時間上午 10.46 分:這裡的測量單位是應變——這意味著時空中的應變,這本身就令人難以置信。
美國東部時間上午 10.47 分:正如岡薩雷斯解釋的那樣,我們發現的重力波起源於超過 10 億光年之外,「當時地球上的多細胞生命剛開始擴散」。
美國東部時間上午 10.50:好的,哇。現在他們正在向我們播放重力波產生的實際聲音!這太不可思議了。我們正在聆聽重力波。這是什么生活?
美國東部時間上午 10.50:隨著明年新天文台的上線,我們將能夠更好地繪製和追蹤重力波的來源。
美國東部時間上午 10.51 分:「這只是一個開始,我們發現了黑洞合併產生的重力波。這是一條很長的路,但這只是一個開始。這是許多未來中的第一個......現在我們知道雙黑洞是在那裡,我們將開始聆聽宇宙的聲音。
美國東部時間上午 10.56 分:物理學家 Rainer Weiss 向我們提供了有關 LIGO 實驗室的發現和靈敏度的更多詳細資訊。 LIGO 能夠以如此令人難以置信的精度捕捉到如此微小的變化,這絕對令人興奮。
美國東部時間上午 10.57 分:那麼 LIGO 是如何運作的呢?基本上,物理學家將雷射發射到兩個 L 形管道中,然後這些光被一組鏡子來回反射。時空中的任何微小漣漪都會導致雷射的時間發生輕微變化,LIGO 探測器能夠檢測到這一點。
美國東部時間上午 10.59 分:噢韋斯挖苦理論物理學家。燒傷!
美國東部時間上午 11 點:天哪,很高興看到所有參與其中的科學家擁抱和歡呼。這是如此重要的一天,它涉及到如此多的研究人員的辛勤工作。
美國東部時間上午 11 點 04 分:引力波的探測結果將於今天發表在物理評論快報,還有更多論文即將推出。
美國東部時間上午 11 點 06 分:好的,現在我們正在看到重力波實際上是如何起源於兩個黑洞合併的模擬。這些黑洞短暫碰撞時重力波輸出的總功率比宇宙所有恆星輸出的總功率大 50 倍。哇哦。
美國東部時間上午 11 點 07 分:由於碰撞時間很短,釋放的能量不多,僅相當於摧毀三個太陽,NBD。
美國東部時間上午 11 點 07 分:我們現在將能夠嘗試從許多其他天文事件中探測重力波。 「LIGO 打開了一扇通往宇宙的新窗口,」LIGO 聯合創始人基普·索恩 (Kip Thorne) 說道。
美國東部時間上午 11 點 08 分:真正令人興奮的是,它為我們提供了一種看待宇宙的全新方式——就像無線電波的發現一樣。索恩說:“我認為我們可以相當肯定,我們會看到巨大的驚喜——也許通過引力波窗口會比通過射電和X射線窗口看到更大的驚喜。”
美國東部時間上午 11 點 10 分:“哇,愛因斯坦現在一定很開心,不是嗎?”是的,科爾多瓦,他會的!
美國東部時間上午 11.13 點:好的,在我們正式致謝的同時,我們將深入研究剛剛發布的論文,以便為大家提供上面的更多詳細資訊。
美國東部時間上午 11.15 分:提問時間到了!
美國東部時間上午 11.16 分:研究人員是否認為這個結果好得令人難以置信?絕對地。這就是為什麼他們在9月份發現信號後花了這麼長時間才宣布這一消息。
美國東部時間上午 11.22:好問題:我們是否期望看到更多的重力波,或者我們是否幸運地發現了十年一遇的事件?簡短回答:是的!物理學家今年應該能夠看到更多訊號,並且他們將能夠提高干涉儀的靈敏度,以期獲得更多讀數。
美國東部時間上午 11.29 分:關於接下來會發生什麼的幾個重要問題。一項令人興奮的進展是 LISA(雷射干涉儀空間天線計畫)的啟動,這是一個天基重力波觀測站。這很重要,因為 LISA 將能夠在沒有來自地球的任何背景噪音的情況下監聽重力波訊號。
美國東部時間上午 11.30:顯然大約有 9 萬人正在觀看這場直播。他媽的,是的,科學!
美國東部時間上午 11.31:另一個有趣的事實是,基普索恩 (Kip Thorne) 是一名科學顧問星際效應。那麼誰興奮星際2?
美國東部時間上午 11.32:我們在這裡略讀了很多問題,因為有很多細節被分享。但您需要知道的最重要的訊息是,這只是開始。干涉儀將變得更加靈敏,並且能夠接收到更低的頻率,這意味著我們將來將能夠更好地理解這些重力波。
美國東部時間上午 11.33:好問題:這對地球上的我們意味著什麼?這會讓我們對時間旅行科學有更深入的了解嗎?索恩說:“它讓我們對時空在極度扭曲時的行為有了更深入的了解。” “我不認為這會讓我們更接近時間旅行。我希望如此,但那是一個不同的方向。”該死,對不起各位。
美國東部時間上午 11.37 分:好的,網路直播現在結束了。儘管更新了這麼多,我們還沒有機會告訴大家我們對這個消息是多麼的不知所措、高興和興奮。科學總是令人驚嘆的,但這是自八年前 ScienceAlert 首次推出以來發生的最重大的事情之一,現在寫下這篇文章真是令人興奮(這不僅僅是清晨的談話)。感謝大家的觀看並與我們一起興奮。沒有你我們就無法做到這一點。
記者會現場直播如下: