国家天文台苟利军:首次探测到引力波对人类意味着什么?

摘要

这项具有划时代意义的科学发现除了证实爱因斯坦的广义相对论,对于人类还意味着什么?

1引力波到底是什么

@叶伟华:这次可信度是怎样?我们如何判断?

@flyingspace(嘉宾):5.1sigma 对应的可信度为99.99997%. 从观测数据中就可以看到。

@竹叶凝珠:引力波会衰减吗,传递这么长时间才来到地球,测定的结果可靠不可靠?

@flyingspace(嘉宾):会的,波幅会衰减一些,通过衰减多少,从而可以定出距离。现在来看,还是比较可靠的。

@GOATSR:报道称根据LIGO的数据,每十五分钟就有一个引力波到达地球,而这次黑洞的碰撞发生在十亿年前,这么长时间里引力波到达频率还这么高,但才在最近完全证实了引力波。这背后能说明什么问题?

@回溅:说明研究方式方法方向有问题。

@岁月别好呵忘:人类科技总是在发展的嘛,地球的引力还一直都存在呢,这不是有了牛顿才发现的嘛。

@L_AC:我觉得第一宇宙大,第二能量小难监测。

@面包车里的面包虫:说明这两个黑洞距离地球很远,光速也要十亿年才能到达,另外引力波频率不会衰减,而且测量很困难。

@flyingspace(嘉宾):有些信号很弱,我们只能够探测到一些比较强的。还有一个灵敏度的问题。LIGO在1999年建成并且开始运行。但是在进行第二次升级之前(也就是2010年),没有探测到任何确定的引力波事件。从2010年开始,LIGO对探测器进行了第二阶段的升级,2015年9月19日,升级后的版本Advanced LIGO (简称aLIGO)开始运行,并且于2016年1月结束了第一阶段的运行。而此次新闻发布会的结果就是升级以后的advanced LIGO所探测到的。相比较之前,aLIGO的探测灵敏度提高了10倍。而且此次的双黑洞所产生的引力波强度就在仅仅比当初LIGO的灵敏度低一点点,所以当LIGO的升级刚刚完成,在试运行的阶段就发现了所报道的双黑洞系统。所以说只要足够灵敏,我们就能够探测到来自于宇宙的声音。

@夜语:为什么引力最大的中心却是一片黑?怎么说这是引力波而不是其他的什么呢?

@YZY君:视界范围内是不可知的。那是个黑洞示意图。中间黑的部分是黑洞。

@Serena.qqFXTbh:不是黑,也不是无,只不过肉眼看不到,是能能量源

@flyingspace(嘉宾):中心不是引力波,中心为黑洞,所以是黑色的。黑洞合并(merger)及铃振(ring down)过程,会对时空产生强烈的扰动,从而产生引力波,想四周传播。

@夜语:引力波的速度是多少?黑洞产生的各种射线那么多为什么那么肯定那就是引力波而不是电磁波?毕竟射线本质就是电磁波。

@flyingspace(嘉宾):引力波的速度是光速,这是黑洞合并过程,是没有电磁辐射产生的,只有引力波。电磁辐射和引力波性质完全不同。

@Royal_Rover:引力波能改变什么?

@flyingspace(嘉宾):引力波在改变时空的样子。

@oldhorse:引力波到底是什么?是有质量的物体相互之间有引力就有引力波,还是物体质量变化时产生引力波?新闻报道的解说似乎是后一种。引力波和电磁波有什么区别?引力波靠什么介质传播?为什么引力波那么难以观测到?引力波也以光速传播吗?遥远天体的质量改变时,它对我们的引力变化,是否在一段时间之后才能察觉?

@flyingspace(嘉宾):引力波是时空自身的波动,只要能够到时空波动的任何方式就可以。不一定是物体的质量。1974年美国麻省大学的物理学家泰勒教授和他的学生赫尔斯利用美国的308米射电望远镜发现了由两颗质量大致与太阳相当的中子星组成的相互旋绕的双星系统。由于两颗中子星的其中一颗是脉冲星,利用它的精确的周期性射电脉冲信号,我们可以无比精准地知道两颗致密星体在绕其质心公转时他们轨道的半长轴以及周期。根据广义相对论,当两个致密星体近距离彼此绕旋时,该体系会产生引力辐射。辐射出的引力波带走能量所以系统总能量会越来越少轨道半径和周期也会变短。泰勒和他的同行在之后的30年时间里面对PSR1913+16做了持续观测观测结果精确地按广义相对论所预测的那样:周期变化率为每年减少76.5微秒半长轴每年缩短3.5米。广义相对论甚至还可以预言这个双星系统将在3亿年后合并。这是人类第一次得到引力波存在的间接证据是对广义相对论引力理论的一项重要验证。泰勒和赫尔斯因此荣获1993年诺贝尔物理学奖。到目前为止类似的双中子星系统已经发现了将近10个。但是此次发布会中的双黑洞系统却从来没被发现过,是首次。

@flyingspace(嘉宾):引力波和电磁波完全不一样,如果将宇宙比喻为大海,时空为大海本身,而天体和发射出来的光都在时空这个大海中,引力波是时空大海本身的振动,而电磁波是是光子,是在时空大海中传播的。引力波被证实是以光速传播的。因为是以光速传播,有限的,所以遥远地方的引力波需要一段时间才能传到地球上。

@岁月别好呵忘:有人说引力波的发现证明了永恒的存在,为什么这么说呢?科学家们说可以通过引力波观测更遥远的宇宙,是什么原理呢?

@flyingspace(嘉宾):我也不知道为什么有人说引力波证明了永恒的存在。对于探测到更远宇宙是因为引力波与物质的相互作用非常非常的弱,所以引力波可以给我们提供我们宇宙几乎无阻挡的图景,而这个几乎是无法利用我们熟知的电磁波来达到的。比如,利用引力波,我们可以看到宇宙的最早期,宇宙大爆炸之后的1.0E-36秒开始的宇宙形成过程,而对于电磁波而言,它最早只能看到大爆炸后的大约300,000年之后的宇宙历史,在此之前,电磁波是不能给我们提供的。所以引力波是我们了解我们宇宙形成和更远宇宙的最好工具。

@dongas:静止的物体是否会散发出引力波?引力波和量子力学里假象的传递引力的引力子什么关系?

@flyingspace(嘉宾):不会产生引力波,因为静止物理不会扰动时空。在量子引力中,引力波是靠引力子来传播的,就像电磁波靠光子来传播一样。但是量子引力现在没有证实是对的。

@Little Fire:请问两种引力波是否会相互干扰?为何可以使用激光干涉探测?是因为其高度的相干性?

@flyingspace(嘉宾):嗯,两个引力波会干扰的,因为单个引力波的时间都很短。利用干涉效应就是为了探测尺度的微小变化,非常类似美国物理学家迈克尔逊为了测量以太是否存在时的方法。

@2戈戈:研究员你好,两个黑洞,由于引力融合为一个,引力场由于两个空间的位移,产生了引力波,请问这个波的产生是黑洞的哪个部分产生的,既然引力波是光驱,又何以逃脱黑洞,谢谢。

@flyingspace(嘉宾):既然称之为引力波,它必然与引力有关。所以,在更深一步了解引力波之前,我们需要了解一下人类对于引力的认识过程。17世纪末的物理学家牛顿看到了下落的苹果,意识物体之间普遍存在的一种力,称之为“引力”,并且将其数学化,这就是我们熟知的万有引力。万有引力认识的精髓是物体质量的存在导致了引力,这在牛顿之后的两百多年里被认为是宇宙间的绝对真理。直到1905年狭义相对论发表,再到1915年广义相对论的发表,爱因斯坦提出了一种完全不同的对于引力的看法,引力是因为质量对于时空造成了变形所导致,而非质量之间的吸引。这就意味着,我们时空可被当做一种可以变形的介质来认识。所以引力波,简单来说,就是时空自身的波动。相比较我们熟知的无线电波(或者电磁波),它仅仅是在时空之中传播的,时空是它的媒介。当两个黑洞合并时,对周围的时空造成了强烈扰动,就产生了引力波。引力波只是按照光速传播,与光没有关系。

@罗威.wx:请问合并后的黑洞会吸收更多物体吗?引力波给我们观察宇宙提供了哪些进一步的视角?对探测宇宙提供了什么样的支持?它与霍金的学说是一至的吗?

@回溅:我认为,引力始终存在,无所谓多少。

@flyingspace(嘉宾):不一定会吸收更多物体。之后非常靠近黑洞的物体才有可能被黑洞所吞噬。引力波非常向人的耳朵,我们现在不仅能够看到,而且可以听到声音了。引力波与物质的相互作用非常非常的弱,所以引力波可以给我们提供我们宇宙几乎无阻挡的图景,而这个几乎是无法利用我们熟知的电磁波来达到的。比如,利用引力波,我们可以看到宇宙的最早期,宇宙大爆炸之后的1.0E-36秒开始的宇宙形成过程,而对于电磁波而言,它最早只能看到大爆炸后的大约300000年之后的宇宙历史,在此之前,电磁波是不能给我们提供的。所以引力波是我们了解我们宇宙形成的最好工具。 霍金说啥呢?

@拯救希望:您好 苟先生 我是上文 我認為黑洞是所有恆星的能量源 我很難復述的解釋 這是一個直接的結論 請問 一 是否可以這樣陳述我認為的事實 二 這是不是有可能是一個事實

@flyingspace(嘉宾):首先答案是不是,恒星的能源来自于中心的聚合反应,而非黑洞。这个现在是比较明确的事实了。

@回溅:在这里感觉好像黑洞就是代表着时空了。

@flyingspace(嘉宾):黑洞是时空和物质的组合体。

@NO.36501:阐释物质和能量的关系?然后制造更多能源??

@flyingspace(嘉宾):嗯,的确一定程度上阐明了物质和能量的关系。合并时少了3个太阳质量,就是以能量的方式释放出去了,变成了引力波。

2我国对引力波的探索

@杨旋旋:中国为什么没建LIGO?

@flyingspace(嘉宾):中国有LISA版的太空天琴项目。现在正在预研,估计20年后发射。

@疯子废物:看那个探测装置和介绍,有美国,欧洲,日本,印度也有,想问问咱们中国当前对的状况?我们也有那种检测装置呢?我们当前对引力波这方面的研究是什么状况?

@flyingspace(嘉宾):中国的一些科研人员参与了目前的这些项目。与此同时,早在上世纪70年代,中国科学家就开始了引力波研究,可惜因种种原因停滞了十几年,造成了人才断层。直到2008年,在中科院力学所国家微重力实验室胡文瑞院士的推动下,中科院空间引力波探测工作组成立,引力波的中国研究再启征程。目前,我国主要有两个大型引力波探测项目,一个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”,一个是由中山大学领衔的“天琴计划”。阿里实验计划是在计划在我国西藏的阿里地区放置一个射电望远镜,从地面上聆听原初引力波的音符,而天琴计划则是到太空去捕捉引力波的声响。这两个项目现在预研阶段。后者估计至少需要20年。

@Achi7lles:我国在引力波的研究现状是怎样?对于其应用,我国现阶段有哪些规划?

@flyingspace(嘉宾):我国在这方面还比较落后。目前主要有两个大型引力波探测项目,一个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”,一个是由中山大学领衔的“天琴计划”。阿里实验计划是在计划在我国西藏的阿里地区放置一个射电望远镜,从地面上聆听原初引力波的音符,而天琴计划则是到太空去捕捉引力波的声响。这两个项目现在预研阶段。

@GogoUp:对我国引力波探测工作及相关工程“天琴计划”影响如何呢?

@flyingspace(嘉宾):说不定有利于它的申请立项。

3对人类的影响和应用

@DOO:在现在看来,引力波的发现会和当年电磁波的发现一样对普通人的生活有很大的改变或者说是提高吗?如果会的话这种提高会表现在哪些方面?谢谢

@flyingspace(嘉宾):现在不知道会在以后有哪些改变,但肯定会有的。就如当年爱因斯坦提出广义相对论的时候,也不知道它在我们现在生活中的影响。但是实际上,我们每天都会用到相对论,导航需要做相对论时间的修正,如果不改正,我们就得不到正确的位置。麻省理工学院校长赖夫在新闻发布会之后说道,“基础科学是辛苦的、严谨的和缓慢的,又是震撼性的、革命性的和催化性的。没有基础科学,最好的设想就无法得到改进,“创新”只能是小打小闹。只有随着基础科学的进步,社会也才能进步。” 引力波现在给我们打开了一扇全新的窗口。引力波是一种探索方式,是一种看待世界的方式。历史的发现轨迹告诉我们,每一扇新的窗口被打开,都会有令人称奇的发现。虽然LIGO的探测能力还是有限,一旦这个引力波的世界被撬开了一道小的裂缝,让我们看到了春天的种子,相信硕果累累的引力波丰收季节也不会太远,而且人类社会的改变也不会远。

@..qq3OvoG:请问,人类如何利用引力波?

@flyingspace(嘉宾):人类的探测有了耳朵,所以可以听到一些很有趣的宇宙声音了。比如听到黑洞合并时的声音。

@袁园:唔。所以这个发现意味着啥?

@flyingspace(嘉宾):验证了广义相对论的再一次正确。因为它与电磁方式完全不同,是一种全新的方式,所以我们提供了一种了解世界的方式。

@小谢.wxNtqT4:除了证实广义相对论外,对人类而言还意味着由研究空间内的物质的性质扩展到研究时空本身的性质。

@flyingspace(嘉宾):嗯,是这样子的。点赞。

@黄成龙.wx:未来可否借助引力波星际导航,或者探索宇宙起源和大小?

@flyingspace(嘉宾):嗯,可以验证宇宙起源模型是否正确。比如宇宙暴涨模型预测会有原初引力波,它更是难测,2014年的美国科学家曾宣传探测到了原初引力波,但后来被证实是我们银河系的尘埃所致,探测到的信号是假的。尽管如此,大家还是没有放弃,在努力的寻找原初引力波信号。

@斌.wxby158: 苟研究员,您好,我想问一下,引力波的发现,是否能为星系间旅行提供可能的技术方案?

@flyingspace(嘉宾):还不行,距离这些星际旅行还很远。发现只能证明广义相对论是对的。

@付翔:1 人类目前科技发展是在加速前进还是匀速? 2 发现了这个能打败三体不?距离 二向泊 曲率飞船 这样的终极技术还差多远?

@flyingspace(嘉宾):按预测,人类科技发展是e指数加速的。如果三体真存在,人类还差的很远,肯定还是打不过的。:)

@赤坂 龙之介:请问人造引力波可以用来实现通信和星际航行吗

@flyingspace(嘉宾):不行,即使可以,引力波需要的能量资源非常高。

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