科學家花費10億美元,用了40年時間,驗證了愛因斯坦的預言

科學探索007 發佈 2020-04-27T22:05:09+00:00

對於愛因斯坦相信沒有一個人不知道,他是一位偉大的物理學家,事實上,用偉大二字都不足以形容愛因斯坦對人類做出的貢獻,它最偉大的成就有兩個,一個是提出了相對論,尤其是廣義相對論,這是人類探索時空,探索宇宙,了解這個世界的基本和根本,我們現在很多的物理學探索和理論研究,都是在相對論的基

人類在數百年前走進了科技發展的時代,開始了人類文明輝煌的發展。事實上,人類雖然在數百年前走進了科技的道路,但是真正快速發展的時期卻是近百年的時間,之所以近百年的發展如此快速,很大的原因就是百年前,科學界誕生了數位偉大的科學家,愛因斯坦就是最有代表性的科學家之一。

對於愛因斯坦相信沒有一個人不知道,他是一位偉大的物理學家,事實上,用偉大二字都不足以形容愛因斯坦對人類做出的貢獻,它最偉大的成就有兩個,一個是提出了相對論,尤其是廣義相對論,這是人類探索時空,探索宇宙,了解這個世界的基本和根本,我們現在很多的物理學探索和理論研究,都是在相對論的基礎上發展起來的。


愛因斯坦的另一項偉大成就就是質能方程式的提出,它向我們展示了物質和能量的關係,這個公式也成為了核能的理論基地,它讓人類掌握了核能的應用模式,研究出了原子彈,氫彈等威力巨大的武器,也讓人類了解了太陽燃燒的奧秘,同時讓人類開啟了可控核聚變的研究探索。

由於愛因斯坦是偉大的物理學家,因此他對於時空的理解,對於宇宙的理解是非常不一般的。愛因斯坦相對論的提出,讓人類思維向宇宙粒子進發,讓我們意識到宇宙並不是靜態的存在,而是處於動態的波動狀態,也就是宇宙其實是一個扭曲的時空。

根據愛因斯坦相對論的研究,宇宙如同一塊有彈性的時空膜,膜上的天體對宇宙空間有一定的擠壓力,於是宇宙時空就發生變化,出現了扭曲。我們可以把宇宙比作是一個有著超強彈性的球體,宇宙中的天體附著在這個彈性球體上。


由於天體是有質量的,所以它們會對這個彈性球體產生不同的壓力,壓力導致周圍的時空發生了變化,出現了扭曲。比如太陽系,太陽的質量是最大的,它占到太陽系質量的99.86%,如此強大的質量對宇宙膜產生了超強的壓力,壓力產生的時空扭曲向四周擴散,這就是引力的來源。

按照愛因斯坦相對論,將宇宙比作一塊彈性的時空膜,那麼引力的本質有可能就是時空扭曲之力,它不是天體本身產生的,而是天體對宇宙膜產生壓力後,由扭曲之力帶動的。這種現象在我們現實中也可以看到,比如我們用一個彈性強的網,然後將一些不同質量的物體放在這個網上,這些物體對這個網產生了壓力,你會發現整個網都在扭曲,質量越大的物體產生的扭曲越明顯,同時會影響它周圍的物體,比如讓周圍的物體向它靠攏。

宇宙中之所以有穩定的天體運行,行星要圍繞著恆星轉,原因就是恆星的質量太大,產生的時空扭曲之力拉扯周圍的行星向它靠攏,而行星本身又能夠高速自轉,同樣產生了一個向心力平衡了恆星的引力,所以形成了穩定的公轉運行。


愛因斯坦提出相對論之後,根據相對論又提出一個猜想:引力波。如果宇宙是一個時空膜,天體對它產生壓力形成了扭曲時空,那麼這種壓力可能會產生一種向四周擴散的波紋,這種波紋就是引力波。它類似於我們將一塊石頭扔進平靜的湖水中,會產生向四周擴散的漣漪。

愛因斯坦提出時空扭曲和引力波的猜想之後,後來的科學家開始對它們進行驗證,時空扭曲理論很快就有不少的實驗數據證明了其是真實存在的,可是對於引力的探索卻是非常慢的,這是因為引力波引起的微妙變化是非常弱的,是很難測量的,一般性的天體,像恆星,行星這樣產生的引力波太弱了,我們的儀器很難檢測到。

為了驗證愛因斯坦對論中關於引力波的存在,科學家花費上10億美元,在美國西部華盛頓州以及東部路易斯安那州進行宇宙雷射干擾研究,該實驗歷時40多年,終於在2015年12月25日聖誕節這日有重大的發現。


據了解,兩地都裝有精度高達10-13 的雷射粒子探測儀,同時備有真空傳輸管,以便於檢測雷射粒子的行動軌跡。而這聖誕節這一天,美國東西部都檢測到相同波徑,時空漣漪是一致的,為了證實觀測數據的準確性,科學家在經過六個月封閉性數據觀察研究下,對外公布了該研究。

這一次檢測到引力波產生的源頭是位於距離地球約13億光年外的兩個黑洞,這兩個黑洞正處於相互融合之中,兩個黑洞的旋轉聚合,引起了宇宙引力漣漪,波動到了13光年外的地球上,而該訊息被兩地雷射粒子儀檢測到。

引力波的的主宰對於人類來說有著非同尋常的意義,它可以成為人類未來一個重力的天體檢測方法。過去人類檢測了解宇宙主要是通過電磁波,光線,未來我們又掌握了一種更加先進的探測方法,那就引力波探測。科學家可以根據引力波的原理研究出引力波探測器,它可以探測到一些隱藏的天體。


要知道宇宙天體無數,並不是所有的天體都可以通過電磁波,光線來探測的,有很多的天體這兩種方法是探測不到的。而引力波探測器則不同,它是根據時空扭曲的原理製造的,只要是有質量的物體對宇宙膜產生了時空扭曲力,只要引力波探測器足夠靈敏,就有可能被探測到,它或許會成為未來探索了解宇宙重要的探測工具。

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