【特刊】宇宙最强音——引力波

读喜马拉雅作者:gezhong日期:2023-4-15点击:416
开一个特刊,专程给大家讲讲这段时间总也绕不开的一个重要话题——引力波。引力波到底是什么?它和其他的波有什么不同?为什么我们感受不到它的存在?探测到引力波,为啥是一件牛X的不行不行的事儿?!引力波时代,天文学会如何发展?听听这宇宙最强音——引力波!

【特刊】宇宙最强音——引力波

原来是这贾楠,是这羊是真,是什么女的点的样子啊。原来是这样,欢迎来到原来是这样,各位好,我是徐东,没想到吧,这周虽然没有正篇,但还有特堪,大约已经持续了有十天左右的时间了。

无论是我的微博,还是虚动刀科学的微信公众号,包括和原来是这样有关的所有的互动平台。

我已经听到了无数的朋友和我说,徐东,你为什么不说一说引力波?

引力波那么火,其实引力波那么重要,又那么火的话题,我们一定是会说的。当然了,考虑到叙东的能力有限,那么这一次说引力波依然是会请外援。

所以呢,我们是以特堪的形式来和大家聊这个话题,那么关于引力波到底是怎么回事儿,他是怎么被发现的。作为普通人,我们该如何去理解引力波。当然,还有很多朋友关心的引力波到底会对我们的生活产生怎样的影响?

说大一点儿会对这个世界产生怎样的影响呢,马上来听节目吧。

Graffly啊,一下子穿越回了两年多前吧。

当时一部非常非常火的电影星际穿越,这个呢就是其中的一个片段。 在这部电影当中呢,其实有许多许多关于时空关于引力的描述。

而我们今天要说的引力波,正是在这个伟大的宇宙当中,一个有些神秘的存在。

今天的节目呢,旭东并不孤单啊,也是邀请到了两位朋友,一位也是大家的老朋友了。上海市天文学会的副秘书长施伟。

市委上海天文学会会员,上海市天文学会秘书长,新版十万个为什么天文分册编委还有一位左文问左文问北京大学天体物理学博士,毕业后就职于中科院上海天文台科学传播室好欢迎施伟,欢迎左文博士西东你好谢德你好。那么马上呢,我们就要进入到引力波的世界了啊。

二月十二号的凌晨二位应该都是跟着看的直播是不是对我看对的,当时的这个感受是怎样的感受啊,还是非常的令人兴奋,虽然前两天已经有一些消息透露出来,但是轻耳听到。

还是觉得非常的兴奋吧啊?

就是听到确认发现之后文文呢,我觉得是非常激动,因为在很早之前就听到过类似的引力波被发现的传言,然后那天晚上是要见证到底传言甚至真的而且有点紧张,因为当时也是要从国家天文台的一些朋友一起要翻译这个视频。

要给大家及时的通报这个消息Graffitation of ways we get it。

应该就是这一段get it,然后大家的这个点就被燃起来了啊,我们简单的给大家来翻译一下。

那么首先呢,就是宣布我们发现引力波了那么一阵长时间的这个掌声,然后呢负责人就说。

能告诉大家,这个消息实在是太开心了。这个引力波产生于两个相互碰撞的黑洞,融合到一起,形成一个新的黑洞。

这大约发生在十三亿年前,他被莱购探测出来。

这个信号最神奇的是它与爱因素斯坦广义相对论所预测的关于两个大质量物体,比如说黑洞相互作用并融合的情形完全相同。 We project for two。

这就是当时的那段录音啊。那么其实这段话的信息量非常非常的大,盈利波黑洞,还有爱因斯坦广义相对论,这听起来。

装装渐渐都是很多听众朋友自动会屏蔽掉的部分,因为它很高大上,那么我们就1.1点来啊,首先呢,还是要花一点时间,虽然说这两天的这个文章已经出来的特别多了,还是要和大家来解释一下,什么是引力波。

这种波,它到底是一种什么样的存在,我都没法用东西来形容他了,我觉得对他的确不能算上一个东西。

大家都听说过这两天有一个高频词叫时空的涟漪。那么怎么样来理解?可能这个话得说得稍微长一点,从那个牛顿讲起啊,就是大家比较熟悉的就是牛顿的万有引力。 学过高中物理,应该都是知道牛顿万有引力的公式,那实际上它是一个远程的超成立。什么叫超成立呢?就是说他是可以按照他的公式来讲,就是瞬间出现和瞬间消失啊,打一个比方吧。

大家想象一下就是太阳如果太阳突然消失,那么我们的地球会怎么样?

那么按照牛顿湾有引力来讲的话呢,引力就突然之间就没有了,地球应该搜就飞走,直接就甩出去,对,没错。

但是呢,太阳光跑到地球上是需要有时间的八分20秒。

大家想象一下,这个场景就会很奇怪,就是太阳还高高的悬挂在天上,然后我们地球就不知道到哪里去了。 那么爱因斯坦的广义相对论啊,他提出来的一个问题是什么呢?就是说这个呃,万有引力,它实际上是一种效果。

就是有质量的物体,它是弯曲的时空。

然后呢,其他的这个物质,它可以在这个时空当中来运行,它就相当于什么呢?就是一种引力的效果。但并不是说这个引力它就一定必须要有引力存在。

它是这样一个概念,那么这样导致一个结果就是,如果太阳一旦消失了,那么从太阳的消失的这个位置开始引力,它就会发生变化,而是从太阳开始向外慢慢扩散这个而不是说忽然之间对不是,忽然之间它是有一个过程,那么这个过程传递的速度呢就是和光速是相等的。所以这就和我们能够想象这样一个场景,它能够符合起来就是八分20秒之后,太阳消失了,然后地球飞走了。 所以说大家可以想象就是就相当于我们往这个水里面扔了一块石头下去。

慢慢的像一个波散开。就这样,这就是大家所说的这个零一波零一波的概念就是这么出来的啊。我问博士,有补充吗?

嗯,我可以接着赤伟刚才说的那个例子,假设在我们的时空简化成一个二维的这样一个弹簧虫平面,那如果将太阳放在这当中的话,这也就是解释了为什么我们的地球在维尔的太阳转,因为太阳在这个时空当中它。

使得时空弯曲地球威尔的太阳转,其实是地球在这个弯曲实况当中最直接的一种运动方式,那如果有一个神来之别对这个太阳运动了一下,那在处于这个时空当中这个地球,它的运动状态也会随着这个弯曲时空程度的变化而发生变化啊。这个时空它的变化程度就像波一样往外传播,这也就是引力波,或者我们称为叫时空的涟漪。 稍后,其实我们也会和大家来讲到,就是我们这一次探测到的这个引力波。

它是源于什么?因为文文刚用了一个神来之笔,对它其实也是来源于一个我们打引号的这个神来之笔。

一个非常巨大的世界产生的一个波啊,估计啊,大家到现在听二位专家的解释还是会觉得有点儿晕,因为其实它可能是需要大家有一些这个相对论的基础。

可能听起来会更加容易一些,那么我们先来用非常直观的,用我们的这个人类的感官来听一下。

听什么呢?我们这次的节目我们给他起的名字叫听懂引力波,他有点儿一语双关,因为这个引力波啊,我们可以被我们的耳朵打个引号。听到。

嗯,我们先来听一下啊,并不是我们这一整段音频是不是就是中间大家仔细去听,会听到一个比如哎,就就这么一个声音,比如嗯。

就那么一下对它实际上呢是一个音频啊,它实际上是做出来的啊,就不是我们真正听到的,因为引力波它是引起的一个时空的震荡吧。你可以这样理解,就是它震荡,它是有一个频率。

这个频率呢,它是从25赫兹到250赫兹啊。

也可以达到350个字,那么这一次我们听到的就是它的一个震荡的频率。

如果把它寻找一段声音来模拟啊相匹配的话,差不多就是刚才大家所听到的,它是有一个变化的一个过程,然后听到一个b,就是它的这个频率到达了最高的时候。所以有的人在想,哎,我好像没有记得哪天从这个宇宙当中忽然丢了一声,对对,对。

并不是这样做出来的一个啊。这个声音就是引力波,他最后探测到那一个峰值。 对,是的,那么这个声音如果说我们就把它姑且理解为是声音的话,它背后是不是?就是我问刚说的那个神来之笔了。

就能丢一下,是不是意味着就是这两个黑洞,或者说这两个大质量的天体。

他发生了十几亿年前的那次巨大的事件,对根据观测到的然后跟模型当中很多的结果进行匹配的话,发现就我们听到最响的,或者就是频率最高的那部分,刚好对应于两个黑洞并合的那一瞬间。

那一瞬间,因为之前有资料说这一瞬间是损失掉了三个太阳的质量,对,对,就是我们听到的这病医生三个太阳的质量就这样没了,就是三倍,太阳质量大部分是在这个0.2秒一秒钟之内给损失掉的。

就这个build一下,对啊,这个想一想就觉得不可思议啊。这是两个黑洞,他在做一个彼此的这种高速的运动绕转对啊,到最后等于说他们就是施伟,之前是用了一个比喻这两个什么情人啊,像跳舞一样啊,最终是拥抱在了一起。但是这一下,其实他们是释放出了巨大的能力,实际上呢,他两个黑洞呢,因为相互之间盈利上都非常大,这两个因为都是我们把它称之为恒星级的,就是说它的质量跟太阳相比呢,其实相差的不是太大啊,就是一个是36倍的,一个是29倍的,它还算是属于恒星级。

那么他们呢会彼此相互的这个吸引,然后呢会绕转越来越近,同时呢,这个转的速度会越来越快,那么在最后这段时间呢,真的是?

难以想象的一个快速,可能就是在0.2秒的时间当中,他们相互之间的我们讲相对运动的速度啊,从0.3倍的光速一直增加到0.6倍的光速,然后就突然之间就并合在一起,组成了一个更大的黑洞。不是说两个碰在一起就爆炸了,能够了它反而是成为一个更大的大概有62倍太阳质量这样黑洞,那么大家做一下数学就是发现哎少掉三个太阳质量的到哪里去了呢,就会涨化成了盈利部转换成了引力波。如果用爱因斯坦那个大家广为流传的智能方程也等于MC方算一下的我就会发现哇,这个能量真的是非常非常巨大mc平方的那个方程,哎,对,因为要乘上那个光速平方。诶,这里其实就带出了一个问题了,这个引力波它是一种能量的形式吗?对,就是那三个太阳的质量转换成了一个极其巨大的能量。

对它也是一种能量。但是呢,它和我们通常所认为的那种布沃尔这个有很大的区别,这一点大家千万要认识到。

不管是什么声波也好,我们都知道那种是属于机械波,就是说它是通过那种震荡,然后可以被我们听到,也好被我们其他的方式来讲,它包括电磁波也是什么回事儿。那么引力波呢?它实际上是扰动了整个时空时空才真的就是再给大家打一个比方,就是如果这个平静的这个水面上停着一条船。

那么就好比说,我们讲有个太阳,或者说是有一个绝对的一个球形的黑洞,那它实际上也会有产生引力场。但是呢,它没有这个引力波,那如果说这一条船上我给它压了一个重要,我跳上去一个人,然后这个船就会哎吓成一下,然后在他的边上就会有这个波会荡漾开又一次涟漪了。哎,对对对,就是这么一回事情啊。那么包括这个船如果向前开动移动的话,它旁边也会泛出这个波,就是造成了这个盈利波,那么这两个黑洞相互之间绕转的话,它就相当于我们在波动这个水面。

那么大家可以想象一下就是,如果这个水上有一片树叶啊,这个波荡漾开来,这个树叶会随着这个波一上一下。

那么不同的是什么呢,这种波?

它不会造成这个树叶的形变,这个树叶它不会说拉长怎么样,但是盈利波,因为它是时空的,这种震荡它会随着这个引力波过来之后尺度啊。

它会有变化。如果你这个人介绍到引力波,理论上讲这个人会被拉长活的压扁啊。

大家就问了,这个引力波其实是抵达地球的呀,为啥我们没看到我们自己拉长便扁了呢,因为你就正处在这个时空当中,就好像你在一个盒子当中,外面有震荡,你在盒子当中其实是感觉不到你的时空的震荡,因为我们摊照这个长短也好,时间也好,我们用的这些尺子都是处在同样的一个时空当中。对,比如说泥巴尺也在那个程度在变化,对吧?而且就是刚才我一直谈到引力波的频率比较通俗易懂的解释就是特别是对于一个双黑洞系统或者是双新系统假设。比如说这个两个黑洞产生的这个引力波频率是,比如说是30赫兹的话,那相当于是对应的这个双黑洞系统,它们相互饶转的这个频率大概是十五不合资对应的,就是说一秒钟,这个双黑洞可以。

赚十五次,那如果是在推进一下假设,这个引力波频率达到了一赫兹那受黑洞的这个相互饶转的频率是多少是不就200赫兹相当于就是一秒钟,他们能相互饶转200次。

而且就是对于刚才我们听到b的一下,那像最开始,比如说它的频率只有30赫兹的话,相当于黑洞,它是一秒钟转十五次,然后这个黑洞质量,一个是比如说91个29被太阳质量,这时候它们每个人的半径就是黑洞,它自己的这个半径可能大概是100000米左右,而它们之间相距可能是1000000米左右,然后然后每秒钟赚十五全后来在快要到病核的时候,频率就慢慢增加。这时候,如果我们把刚才听到的声音给它视觉化,就会发现每个波峰和每个波峰之间的距离就越来越小,频率越来越高。然后这个时候对应的实际上模型当中2km左右,然后我们看到的频率就是10,0赫兹到最后的话,两个完全冰到一起了,以后呢,就是他们达到频率也是最高,幅度也是最高,但到最后又丢了一下,声音就慢慢变小了,就是呃,在英文呢,就ring down就好敲了一下铃,然后声音慢慢慢慢就变弱了,而且频率也越来越低了。

其实就看到这个波形,我们能够自己脑补充脑,肥肠形象的,而且其实大家可以想象就是说黑洞,虽然说这个相比其他的恒星来说,它还是非常小个头的,但是两个如此大质量的东西在空间当中做着。

其实我们想象一下它是非常非常高速的一种形式,然后搅动着这个时空。所以就有一些比喻是说类似于像打弹器一样,在搅动这个时空之前,好像有一个说法,说是我们其实距离这一个引力波的波圆的距离其实非常非常的远,或者说这一次的合并是发生在非常非常久远的年的十三亿年前十三亿年前啊,对这个其实就是我们在接下来的这个部分就会来聊的了。为什么在十三亿年,我们就姑且用这个数据十三亿年之后的人类,或者说是十三亿光年之外的我们能够碰到,或者说是测量到这样子的一个搏?

原理的东西呢,我们先放一放啊,我们来聊聊。

大家可能也比较关注的就是他为什么有这样子大的一个关注度,那其实是代表着他有一个很重要的意义,就是说为什么这一个发现他可以值得轰动全世界之前在媒体上把这一次事件把它说成爱因斯坦广义相对论预言当中的最后一块拼图,那么也就是说,爱因斯坦的广义相对论呢?

他提出之后呢,有很多我们觉得很奇怪的东西啊。

但是呢,我们很多的这种科学的发现。

一次又一次的证明,爱因斯坦他是正确的,那么唯独其中有一个关于引力波的预言,爱因斯坦,他自己也觉得这个东西可能它是存在的,但是我们或许我们永远都测不到,但是这一次,哎,我们真的是发现了,竟然测到了对比,他设想的要提前很多,或者说比我们自己。人类设想我们能测到这个东西,要提醒很多或许吧,引力波的第二部分呢,我们要来好好的说一说这个引力波,它到底是怎么被探测到的。

这次其实探测到引力波的呢,是一个叫lego的机构ligo啊?

它到底是什么呢?我们先给大家准备了一个短片,是激光干涉仪引力波,天文台的简称。

它由两个鸾声探测器组成,分别位于美国路易斯安那州的利文斯顿和华盛顿州的汉福德2km。在每个观测站有2km长的探测器。 激光在真空馆中来回折返,实际穿梭距离达到1600000米。

他们的任务是搜集通过引力波。

传送到地球的微小时空运动,除lago外比较大型的引力波探测器,还有位于意大利比萨附近的Burger,位于德国汉诺威附近的jail。

以及日本东京国家天文台的他妈。

这些探测器在2002年到2011年期间共同进行观测,但并没有探测到引力波。

此外,还有欧洲的空间引力波项目和日本的大型低温引力波望远镜2014年3月。美国哈佛史密森天体物理学中心的物理学家宣布。

首次探测到来自宇宙大爆炸的引力波,这一发现被视作21世纪的伟大发现,如果获得证实,几乎可以肯定获得下一个诺贝尔物理学奖。

然而对数据进行分析后,发现并没有结论性的证据支持。这一发现。 回顾了一下他到底是个什么,其实还说到了,就是有很多的大型的探测其实都在对这个引力波进行探测,那么这一次就是两个黑洞绕绕绕,最后碰一块儿,然后损失了三个太阳,它所产生的巨大的这个引力波,它到底是怎么被探测到的呢?

呃,刚才也提到了,它使用了两台相同的。

这个仪器实际上这个仪器非常非常的巨大,它呢是两个l型的,我们讲叫探测壁,那它实际上就是真空管有两条。

每1km那么长,它采用的一个原理实际上就是激光干涉,可能中学里面也都学过啊,就是播它有这个干涉的。这样一个特性就是两条光波,它如果说是波峰和波谷,正好是叠加在一块儿的话,那可能我们就看不到光斑。 那如果引力波它到达这个探测器,它会引起时空的震荡,那么直接的反映的就是我们探测器,它本身的这个长度会发生变化。

那么这样一来的话呢,你可能就是两束光,它就会错位。

它有一个专门的一个记录仪记录仪,上面就会出现这个光斑,那么计算这个光斑的大小,或者说它的移动的距离,我们就可以来测出这个盈利波士到达这个探测器了。有朋友在想了,你说到了它两个手臂,我们或者叫它两个探测臂,对引力波到达的时候,可能就有个先后或者怎么样,他们的这个长短变短了,这实际上其实就是整个空间被压缩了。对或者是被扩展了。

那么,光不是也在里面吗?它为什么没有受到影响呢?这个其实运用到一个狭义相对论的一个基本的假设,就是说光速不变原理啊,就是说刚才讲了就是你的这个时空当中的尺子也在变化,是吧?

但是呢,有一样东西它是不会变化的,就是光速。

那么通过这样一个光速呢,他就可以知道,哎,这个光到底走了多长的距离真的是非常非常精确的。那么实际上为了达到这样一个精确度。

科学家在这里面动作了脑筋啊,看上去是1km2km的这么长,实际上光在这里面走了很长一道路,它来回震荡了,400次,那也就是说,一束光是走了,1600000米。

这样一个真空管理,只有这样子才能够达到所需要的那个精度。这个精度是多少呢?就是10的-22次方米,这样就大家想想看这个小数点,后面多值得-22次方对对对,这就相当于一个什么样子的概念啊,就是我曾经也计算过,就是相当于我们地球到太阳之间的距离啊。然后这里面呢有一个氢原子。

哎,他在跳动你就可以知道,就可以测我们最后探测到的这个变化就在这个里面嘛。呃,对,因为最后我们测出来的长度,因为刚才讲了就是引力波过来,它是会拉伸或者压扁,它就在一个方向上。

它是会把你压长了。对,那么在另外一个垂直方向上呢,它就会相应的压扁,嗯,所以它会造成这样子一个变化,那么这个变化的幅度是多少呢?这一次测出来的是10的-21次方就正好是在他的探测范围当中。但是大家可以想象一下,这个是多么快,其实也解决了,就是前面我们我是说到了我们为什么感觉不到它的这个挤压。

就哪怕我们能够跳出我们现在所处的这个参照系,站在远的地方去看,以我们的人眼的这个感知,其实也看不出这个变化。 引力波其实是爱因斯坦在1916年提出广义相对论之后,其实就有一个提出了引力场或引力波的概念,是1936年正式发表了文章,提出了引力波。

那在当时肯定就有人去想怎么样去探测这个引力波,然后lego的一个提出者之一with。他在这个新闻发布会上就说,在当时肯定有人想去测这个引力波,但是有几点难处。

第一呢是当时所知道的引力波,它到底来源是什么?就当时可能想的就是,比如说两个恒星相互绕转,那根本就还没有提出来,像中子星或黑洞这样的致命星体,这种才是产生比较强引力波的这种引力波圆当时还没有这样一个概念,其次是,如果你真的想到了,但是你的实验精度,你的技术还达不到这两点的话,在呃,60年代之后,妈妈,我们知道了啊,有黑洞,然后在后面。我们知道啊,有中子星。再后来我们的这个技术比如说lego,它已经做了精度,达到了这里,所以今天我们才能够探测到这个引力波。而且对于两个波干涉,我一直在想。

用什么样的例子来说明最简单前几天就是春节嘛,我当秋千了,我就发现你当秋千的时候推你的那个人。如果他推的频率跟你当的这个频率刚刚好的时候,你真的到得越来越高,越来越高。但是如果他推的那个频率跟你的那个down的那个时机不太对的话,你就会慢慢就变得越来越低。那像ligo后面的两个光在分叉镜的地方进行干涉,那如果是刚好波峰对波峰的话,那它就是干涉相涨。如果是波峰对另外一个的波骨的话,那就干涉香消,你觉得什么信号都看不见,刚好呢,lego,它就可以通过最后你看到的这个干涉的波形,反推它当时的两个波,它们的频率到底是怎样的,而这个又是受什么影响的,是由于它的l型?

B,它的b长所决定的。而且这里面还有几个数字特别的关键,比如说为什么要两个干涉,三个四个显然是更好,因为目前还没钱,所以就先照两个,因为两个是最少的了嘛。如果是一个的话,假设你探测到了引力波,你怎么确定你自己探测到呢?有可能是地震或者是海啸引起来的东西。

对,你必须要两个确定一下。还有,为什么要四千米呢?那如果是三千米二千米,可不可以也可以四千米的话,它只要是千米量级,它对应的能够探测到它的精图都能够到。

比如说使得-21次方能够再L级一下,使得-22次方,所以就是它,这个长度也是有确定的。

当年lago他们就申请这个项目的时候,必须要解释他们提出项目这些数字背后的物理意义是什么,然后最有意思的。我相信可能作为普通听众大家感觉的最有意思的就是我们用了一个如此巨大的设备。

动不动就是几公里的设备。大家可能看过这个天文望远镜,或者是看到这个射电望远镜,觉得已经够大了,但是它这个东西动不动就是几公里长,但是我们最后要测的那个东西,它是10的,-21次方。

这样子的一个精度的区别,对,而且它这个长度其实也跟你要探测到的引力波的频率是有关系的。比如说我们这里探测到的引力波,两个黑洞并合是几十赫兹到几百赫兹,那这个可以用地面探测器来做,那大家可以试想一下。

如果我们要探测频率更低的这个引力波,也就是它赚得更慢的引力波。

比如说两个超级大的黑洞在相互柔软,它的柔软周期可能是几年,那它这个频率实际上就是更低更低。这时候你用这么我们觉得很大的这个探测器去探测,都探测不到,这时候需要更大的。

比如说就用宇宙天然的这个引力波探测器卖创新,因为脉冲心它是一个比较准的,这样一个中可以用它来探测,那如果是频率稍微取于中间的,这时候可能就需要天上的这个引力波,比如说像欧洲,他们提出了lisa以及中国未来的天晴计划,这个就不是地上造这个引力1km了,这个其实就延展到了。就是说我们关于引力波的探测方法并不是只有来狗这一种对,但是原理都差不多,都是利用激光干涉,我忍不住要把凝力波的这个声音给大家再播放一下。 哎,就趁着这个声音说着,我觉得比较有画面感,大家也可能比较能够去感受我们探测的这个东西。

那么,其实ligo他实际上探测到的并不是说他听到了这样一个声音,而是探测到了一个信号,或者说是一个变化。

实际上就是探测闭肠的变化本身,它的一个变化长度的变化。然后我们去反推在遥远的,或者说是在久远的那个地方发生的那件事儿。 那么,我们凭什么去知道这样子的一个丢医生是两个黑洞合并引发的。

嗯,刚刚我,我跟施伟在准备的时候就说到一个例子,就是用指纹,就好像lego,它好像是一个警察一样。这时候有一个干坏事的,比如说这两个黑洞,它们发出了引力波,然后我们把它的指纹给拿到了。然后呢,我们有个巨大那指纹库,只不过这些指纹库并不是就是宇宙万物所提供的一些指纹,而是我们科学家们用计算机计算在不同的就是假设有这些引力波源,他们如果产生引力波或是什么样的波形,什么样的频率,然后我把这些生成了不同的指纹。然后呢,我把这个小偷拿过来的指纹跟我指纹裤的指纹一一匹配,终于找到一个诶比较像。然后我再看,嗯。

当时我造这个指纹的时候,我用了什么样的条件,然后反推出来。哦,原来这个小偷很可能是两个黑洞。

就是说,我们已经有一个数据库了,对,我们根据这些已经推测出了一个庞大的数据库。

然后我们听到了这个BO一声,我们觉得他很可疑,它肯定不是在地球上对一些其他的干扰,那么就得去找是什么东西对,结果就发现是两个黑洞对,而且是这样尺寸的黑洞对,而且啊,这个信号刚刚来的时候,他们有一个预警系统,首先说啊,这个疑似,然后立马就全世界一堆,科学家立马就来看他到底是不是,然后再去用指纹系统去跟他慢慢匹配,然后发现他真的是一个印尼波事件啊。这个并不是说我们之前已经对这两个黑洞进行过观测,或者说是我们知道它的存在其实并不是,而是经过数学计算,我们来推测它是这样子的一个情况。

实际上至今他们下落不明,你还不知道他在哪,就我们并不知道这样子的丢医生,他们是出现在哪个位置,哪怕我们仰望星空的时候,也不知道去找哪个方向。 呃,有一个大概的方向啊,现在测出来就是再靠难一点的啊。难天那边爱好者都知道有一个大麦云啊,就在那个方向上,它是一条弹。

大概就是600平方度这样一个范围啊,现在就是确切在哪个地方,并不知道包括所谓的距离啊,两个黑洞的大小,它实际上都是模型当中它匹配出来的。

就大家在想这件事情的时候,不要在脑中有一个画面是说感觉科学家用了一个看高端的设备,光学望远镜,然后看到两个黑洞在那儿转转转转,然后丢一下我们,同时又听到了他的声音。

这样子的话,其实我们就能理解,为什么我们探测到这个引力波是一件很不得了的事情,但反过来讲,就是,如果说我们有这样子,一个可能的啊,去观测到两个黑洞或者其他,我们讲叫做大质量事件。

如果发生,我们不管是可见光波段还是射电,还是用其他的,比如伽玛的这样一些波段,同时能够观测到,又能够听到这个引力波,那恐怕这件事情就不得了了。

这个可能获得诺贝尔奖的时间会大大的前提,能拿好几个吧,这个其实如果是他们同时观测的话,你还可以检测一点引力波,它的传播速度到底是不是光速?哎,对速度也很重要,但是这个我们现在还没法确定。

呃,目前是这么假设的,它是以光速就这个,还是有待我们去留给霍仁继续去摘的明珠文,对这个呢就是有一个题外话,就是说有人谈到,比如说我们有光啊,这个光到底是个什么东西?后来就有人提出来的一个概念,叫做光子,对不对啊,这个爱因斯坦也是光点效应,他拿诺贝尔奖,那么也有人相应的这个引力,他是靠什么东西呢?就有人提出来概念叫引力子,那么,如果引力子这个东西是存在的,那么它要以光速传播,那么根据相对论的话,它就必须是质量为零,对吧?那如果它不是光速传播,那它就可能有质量了。那这可能又是另外一回事情啊,就是完全不一样,对传播速度就可能小于光速。 但谈到这个引力波台的传播速度其实在1974年。

也是后来1993年获得诺贝尔奖的一个工作,就是利用这个脉冲新双脉冲新的这个相互饶转。

来间接的判定引力波的存在,其实原理跟这个双黑洞也有点相似,你想两个脉冲新相互饶转。

也是彼此越来越靠近,然后转的速度越来越快,所以周期就越来越小,然后你看到它们的频率也就发生变化,然后你也是通过就算bo的一声只是频率波段不在一个波段,你也是通过它的那个波形以及它的这个频率的变化反推哦。他们损失到的能量是通过引力波的方式传递出去的,他们通过那样一个工作,也是可以推出来引力波的速度大概是多少。

那就是跟光速比较的接近,但是用的还是比较的接近完全一致。现在还不好确认,总有误差吗?

我们说一个大家比较关心的,其实在之后身边有朋友就来问我了,所谓的这个引力波会对我们人体造成影响吗?我家谁谁谁怀孕了,是不是要穿个什么引力波防护服呢?前两天我也在网上看到过啊,但是大家很关心啊这个话题。

但是那个商家还蛮好的,他下面留了一句叫无货,请不要拍。

其实是个调侃调侃,对,实际上呢,大家都知道,刚才我们也提到了引力波,它引起的是时空的涟漪啊,什么时空的涟漪,它时空本身,它是在真的,它不是电磁波,它没有所谓电磁辐射啊,所以说这个时候完全没有。

那么你说影响那刚才也提到了,实际上就是你的身高,对吧,他是的确是会有变化,这还要在外人看来,还不如说在这外人怎么去理解都不行,就是说这个实在是变化,是微乎其微啊。

幅度太小太小,就是一个原子的。

呃,没有,好像之前啊,一个质子的1‰,那个质子的一个轻原子,好像1/10000000000多少的啊。反正非常非常非常微小的一个小小的变化,大家想一想,能对我们产生什么样的影响呢?但是其实我觉得给我们带来的这种振奋,这倒是一个很积极的营遂啊,没有必要去担心他那些。

有的没的,我们人能感觉到它是不可能的,但是我们用东西探测到它又非常的伟大。

今天聊的话题非常的高大上,我们在聊的是春节之间刷爆大家朋友圈的引力波1916年,爱因斯坦完成了长篇论文广义相对论的基础,彻底颠覆了人们的宇宙观。

广义相对论认为,凡是有质量的物体就会产生时空弯曲,形成一个向外无限延伸的场物体,包括光在内,就在这弯曲的时空。

中运动,其效果表现为引力。

在广义相对论提出后,就有大量的科学家试图通过各种方法去验证相对论的科学性。

比如,几乎所有人都知道光是直线传播的,但爱因斯坦认为,光不只是沿着时空传播,只要有质量,就会有时空弯曲,光线就会发生偏转,质量越大,偏转越大。1919年5月29号。

英国爱丁顿领导的考察队通过一次日全食观测。

发现太阳附近的恒星位置发生了偏转而偏转的角度与广义相对论的预测完全吻合,这是对广义相对论的最早证实。又比如,一直以来人们观察到的水星的轨道总是在发生漂移。

存在近日点惊动的现象。

根据牛顿万有引力计算,偏一辆与实际观测数据存在每百年43.11角秒的偏差。

1916年,爱因斯坦用广义相对论计算得到的水星近日点篇一亮。

与实测数据相比,仅相差每百年0.13焦秒,由此也就完美解释了水星近日点进动现象。

除去以上提到的已被证实预言,还有黑洞引力中慢引力,红银移引力拖拽效应等预言也逐一在过去的科学探索中被一一验证。

但唯独只有引力波,却从未被直接实验验证。我们刚才呢是通过了一个?

资料片来给大家回顾了一下,在引力波被我们探测到之前,爱因斯坦广义相对论的一系列的预言是怎么逐步逐步一个一个被证实的。

这个其实也可以和二位嘉宾一起继续的来回顾一下,刚才其实是提到了,有一个是可能大家喜欢这个爱因斯坦的朋友,可能应该会知道,就是在1919年的那一次日全食的这个观测,然后包括就是水星的近日点的这个进洞的现象。那么其他的几个呢还包括这个黑洞,引力,中脉,引力,红衣这些,这些都已经被我们证实了吗?

应该讲,基本上这些都是我们真实测到的,比如说黑洞,就是原来提出了在广义相对论里面,它是说有这样一个东西,至于这个东西,它到底是不是存在啊,实际上是有着很大的争议。

那么一直到六七十年代啊,尤其十七十年代卫星发射了上天之后啊,终于看到了第一个黑洞的候选。

从现在的研究认为这个黑洞是普遍存在的,那么尤其是在星系的核心,它就存在一个大质量的黑洞,就包括我们银河系也是这样。

但是说实在的,对于黑洞的这个探测还是间接的,因为是不能直接看到对知道社交原理的朋友就知道只能或比如说他的那个x射线,对吧。

然后还有一些就是其他的天体绕着它转,那它当中有一个东西,这个东西可能是黑洞吧,但说实话,它有可能是别的东西,但实在是想象不到。还有别的东西是可以造成这样子的巨大的盈利,对吧。

还有,包括我刚才讲那个所谓引力红移,就是说会造成时空的弯曲,刚才讲的那个空间会被拉伸,实际上时间也会变化啊,就引力中慢。 就是说,如果说是人造卫星,它在太阳的背后,它发射一个电波。

过来,它正好穿越了太阳的这个时空,它的太阳的引力呢会被拉伸,就是说它过来的时间啊就会变慢。它不是说直线传播了,那这些东西都是得到的验证就有兴趣,大家可以继续去进行一些相关资料的查阅啊。

那么这一次我们发现了这个引力波,我们说大一点这个话题,它和人类有什么关系?对于我们人类而言,它有什么样的意义?

我引用一下在发布会上keep送说过的一句话,这仅仅是一个开始。 呃,因为这一次大家只是看到了一个频率的引力波。未来科学家们可能借用更多的探测器以及更多不同形式的探测器去探索其他频率的这个引力波,去打破各种不同频率的这个零。另外就是引力波的探测道,其实也是为我们了解宇宙真的是打开了一扇新的窗户。 想象一下当年我们还不知道有射电辐射的时候我们?

就可能没有办法知道与中子星或者是黑洞的存在,但是因为有了这个射电波段的辐射,电磁波段的一个小小的窗口,让我们知道了这么多,那今天引力波肯定会让我们知道的更多,就是最早我们说到的是对可见光的一个观测,对之后呢,我们把它拓展到了,比如说电磁波对整个波段,那么现在我们可以去去探测引力波了,而这个不是在电磁波的这个范围内了,对直接开了一个新的渠道。

而且因为引力波它有很多的特点,他透穿得厉害,它其实基本上就是没有什么得到。对,所以说我们能够非常直接的去可以打个引号,用触摸它了。对,可以听到它可以听到它对我觉得触摸这个词很好,因为它本身是一种时空的变化,就相当于你能够用手去触摸到我们刚才讲是实际一个光年,有没有像机器穿越对星际穿越里面,它最后就是用引力波去传在两个世界当中去传递信息,这个也是可以作为一个展望吗未来?

也许引力波真的可以作为一种通讯工具,但这个真的是会太漫长了,这个道足且长呃,但是其实星际穿越它最后的那个点大家可能印象比较深的就是男主人公在推那个书房,他的那个书其实用到的其实就是引力波的这个概念。

有一点当然夸张了,被他这个无限的这个艺术夸张了,但是我们其实可以这样子去感受一下,就是在我们首先说时间上,十三亿年前空间上十三亿光年这样子,一个遥远的,远古的一个事情。

它的产生的时空的这个涟漪是直接穿过了我们的身体,又被我们?

所制造的这样子的设备是300000000年前。那时候地球上应该还有蓝藻吧,就根本没恐龙什么事儿,这鱼类都还没出现呢。就大家可以去想象一下,或者是去感受一下,那么更重要的,其实对于天文学,或者说对于人类对宇宙的探索。

我们是多了一种全新的方法,对它实际上是一种全新的手段。因为我们现在如果确定哦,我们的确是发现了这个引力波,就是我们有这个能力去探测引力波,那可能带来的很大的,这个影响会非常的巨大。就比如说刚才讲到的原初引力波,那么它的频率是非常非常低,还包括其他的超大质量黑洞啊。

像星系级的,那么他发出的声音就不是丢这么一下的啊。他可能这个频率非常非常的低,这个我们这个都可能用这么来,我们容了耳朵是听不到了了,但是指向了一个新的方法。对,但是它的方法一样的打个引号吧,开了个天眼,不是说我们用耳朵听了,其实用这些都很难去形容。

但是有一个全新的方式,我们去感受这个更完整的宇宙,好再次感谢施伟,还有左问问做客,我们的节目最后呢还是不忘做一下广告,大家如果有特别想了解的内容,无论是想从原样的正片当中听到,还是从原样的特刊当中听到。

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还是那句话,徐东的冬字有点儿难写,上面一个山下面一个冬方便大家记忆的话,那就是山东九日游好了,本周的原药就是这样,我是徐东,咱们下周再见三餐,这一天单纯在这儿买个彩蛋,送给坚持每期节目都听完的好导游听东半仙说,极其十个彩蛋。

可以转运望桃花,还能防隐蔽过哦?

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