最近大家都被一個詞刷屏了——“引力波”。

“物理學(xué)劃時代成就！美國科學(xué)家探測到引力波的存在！愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最后一塊缺失的“拼圖”找到了！！

科學(xué)家們都瘋了，大伙也不明覺厲地跟著興奮。

不過，這顯然是一件很復(fù)雜的事兒，不然科學(xué)家也不用耗費這么多年來探索了，所以，如果你感到困惑，也別太自卑。

雙語君跟大家分享一個簡單易懂的科普，一起來大致掃盲一下吧。

什么是引力波？

引力波

Gravitational Waves

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? 100年前，愛因斯坦在他的廣義相對論（General Theory of Relativity）里首次提到引力波（gravitational waves）。

? 如果把宇宙想象成一個巨大的蹦床（trampoline），這個蹦床的布料材質(zhì)就是時空（space-time）。引力波就是在這個時空蹦床中泛起的漣漪（ripples）。

把一個保齡球和一個乒乓球分別放在這個蹦床上，哪個會沉得深一些？

沒錯！宇宙中也是如此：質(zhì)量越大的物體產(chǎn)生的時空彎曲就越大（the more mass, the more space-time gets bent and distorted）。

? 將一個保齡球放在蹦床上，周圍的時空因其質(zhì)量而發(fā)生了彎曲，這時，一個乒乓球如果要在保齡球周圍運行，就必然圍繞其旋轉(zhuǎn)，軌道（orbit）就是這么來的。

所以，按照廣義相對論的思路，“引力”（gravity）只是時空扭曲帶來的必然現(xiàn)象。

? 當兩個巨大物質(zhì)朝著彼此高速旋轉(zhuǎn)時（spiral toward each other），它們就會以光速在周圍扭曲的時空中傳播出一波一波的漣漪（they send waves along the curved space-time around them at the speed of light）。

質(zhì)量越大的物體，產(chǎn)生的引力波就越大，也就越容易被科學(xué)家探測到。

The more massive the object, the larger the wave and the easier for scientists to detect.

? 通常引力波的產(chǎn)生非常困難。

地球圍繞太陽以每秒30千米的速度前進，發(fā)出的引力波功率僅為200瓦，還不如家用電飯煲功率大。

宇宙中大質(zhì)量天體的加速（accelerate）、碰撞（collide）和合并（coalesce）等事件才可以形成強大的引力波。

比如黑洞的合并（black holes coalescing）

巨大恒星爆炸（massive stars exploding）

或者……

138萬億年前導(dǎo)致宇宙產(chǎn)生的大爆炸（Big Bang）。

這也就是為什么發(fā)現(xiàn)引力波有如此重大的意義，它也許能揭開著宇宙起源的秘密。

探測引力波的意義

? 它證明了愛因斯坦廣義相對論中一個關(guān)鍵的預(yù)言，即引力波的存在，而愛因斯坦的理論改變了人類對于時間和空間等關(guān)鍵概念的認知（changed the way that humanity perceived key concepts like space and time）。

? 可探測到的引力波（detectable gravitational waves）為天文學(xué)打開了新世界的大門——科學(xué)家可以依據(jù)遙遠恒星（faraway stars）、星系（galaxies）、黑洞（black holes）產(chǎn)生的引力波來測量它們的數(shù)據(jù)。

? 它間接證明了黑洞的存在——人類從未直接觀測到過黑洞（never directly observed）。

如何探測到引力波？

? 引力波經(jīng)過一個物體的時候，會導(dǎo)致其變形（distort its shape），隨著波動的方向?qū)⑵淅欤╯tretch）或壓縮（squeeze）。

?? 這次發(fā)現(xiàn)引力波的“激光干涉引力波天文臺”(LIGO, the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)，就是通過激光來捕捉這種變形（to pick up such distortions in laser light beams）。

?? LIGO觀測臺包括兩條垂直的（perpendicular）探測臂，每一邊為4千米長。

簡單來說，激光光源發(fā)出的光束一分為二，沿著這垂直的兩個方向前進，在末端分別會遇到一面鏡子，并被反射回起始點。

若有引力波通過，便會引起時空變形，一臂的長度會略為變長而另一臂的長度則略為縮短，這樣就會造成光程差發(fā)生變化，因此激光返回的時間發(fā)生任何的變化，都可指向引力波產(chǎn)生的影響。

▌看過了以上淺顯的解釋，這里還有一個非常形象生動的視頻，能幫你更清晰地了引力波的整個概念。

今天的科普到此結(jié)束，小伙伴們，看懂了嗎？

?中國日報網(wǎng)雙語新聞

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