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2017年诺贝尔物理学奖,
授予美国物理学家
雷纳·韦斯、巴里·巴瑞希
和吉普·索纳,
以表彰他们直接探测到了引力波。

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OK,本次诺奖解读到此结束。
下面进入八卦时间,
咱们就来唠一唠引力波的10个八卦!

 

啥是引力波?

中学物理课之牛魔王牛顿听说过吧?就是他,提出了万有引力理论。这种理论认为,时间和空间是绝对不变的,就好比一种施工质量爆表的舞台。舞台上的物质演员不论怎么蹦跶,都不会影响舞台本身的形状。

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但是,爱因斯坦不同意了。根据广义相对论,时间和空间做成的舞台,其实是个豆腐渣工程!舞台上的物质演员,稍微动弹一下,舞台就压变形了。

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如果物质演员动作太大,整个时空舞台就会跟着一起晃。一边晃,还会向四面八方传播,让整个宇宙跟着一起晃。这就是:

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爱因斯坦曾因不信引力波而被拒稿

引力波是爱因斯坦的广义相对论的一大预言,可是你知道吗?引力波刚算出来的时候,爱因斯坦自己都不信!

1936年,爱因斯坦和助手罗森,给美国期刊《物理评论》投了一个稿子,说“引力波不存在”。因为他们觉得,引力波的数学公式在忽悠他们,引力波应该不是真的。

结果,论文被审稿人拒了。

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爱因斯坦气坏啦。因为他以前在欧洲期刊混时,从没听说过写稿还要找人审稿。于是,他对编辑说:

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结果,爱因斯坦把稿子撤回来,找了一本欧洲期刊《富兰克林研究所杂志》,打算发表。眼看稿子开始校对,就要发表了,一位美国物理学家忽然让爱因斯坦想通了。

爱因斯坦连忙在文加了一句“感谢我的同事罗伯特逊教授在澄清原文中的错误时给予的亲切帮助”。这才避免犯下大错!

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引力波是真实存在的吗?

 

想当年,物理学家都觉得引力波是真实存在的,但不知道怎么说才说的有理。

1957年,著名风流物理学家费曼提出了一个例子。

假如有一根粗糙的棍子,棍子上有一滴水珠。当引力波经过这个棍子时,由于时空乱震,水珠也会跟着震,进而跟棍子产生摩擦。摩擦生热。但这热量是从哪儿来的呢?只能是从引力波来。所以,费曼证明,引力波带有能量,是真实存在的。

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引力波的能量从哪儿来?

爱因斯坦有个公式,叫做E=mc^2。说的是物质的质量可以转化成能量,反之亦然。

科学家探测到的引力波的能量,通常就是从天体的质量转化来的。比如,在LIGO的探测实验中,一个黑洞,质量是太阳的29倍,还有一个黑洞,质量是太阳的36倍太阳,俩黑洞转着转着突然合体了!成了一个质量为62倍太阳的黑洞。

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29+36-62=3,也就是说,在这次合体中,相当于3倍太阳质量的物质转化成了能量,以引力波的形式震出来了。

引力波长什么样?

这种扭来扭曲的东东就是引力波。

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这种不断蠕动的东西是什么鬼?这才是引力波!引力波就是这幅模样!

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垂直传播轴,切开引力波空间的剖面,你就明白啦。引力波就是把一堆小点点挤扁、拉长、再挤扁、再拉长的波。这些小点点代表的是空间形状,所以说,引力波的效果之一是让空间扭曲。

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比方说,如果一股来自宇宙的引力波经过地球,LIGO实验4千米长的实验臂,就会由于空间的弯曲,一会儿变长一会儿变短。变化的幅度特别小,只有质子直径的万分之一。

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如果把LIGO的实验臂变成几光年长,比如4.2光年长,也就是地球到比邻星的距离,那么引力波引起的长度变化,也只有一根头发丝那么细。

引力波会被吸收吗?

引力波的能量非常难被吸收。换句话说,引力波的穿透性非常好。

如果把4000个宇宙首尾相连,在其中堆满番茄酱(因为宇宙空间大部分是真空),当一个引力波穿过之后,也不过才损失了1%的能量。顺便提一下,这个过程需要花上400万亿年。

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所以,我觉得完全不用买淘宝上的防引力波辐射服。

《三体》中设想的引力波天线可以实现吗?

物理学家李淼曾经设想,有一种密度极高的细丝,叫做宇宙弦,可以做成《三体》中那种引力波天线。

宇宙弦像头发丝一样细,每厘米的重量是10万吨。你拨动它一下,它每秒辐射的能量相当于1万颗美军投下的原子弹的能量。

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以前有没有人探测到引力波?

上世纪50、60年代,美国物理学家韦伯曾经造了一根直径1米、长度2米、质量1吨的圆柱形铝棒,叫做韦伯棒,用来探测引力波。

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1969年,韦伯宣称,他放置在两个不同地方的韦伯棒,同时测到了引力波信号。其他科学家赶紧跟风测引力波,但是他们都没有测出来。于是,很多人开始怀疑韦伯是骗子。

后来还有没有人探测引力波?

从1984年起,基普·索恩、已故的罗纳德·德雷福和雷纳·韦斯开始打算建一个引力波探测器,也就是今天的主角LIGO探测器。

2015年,LIGO正准备开始探测引力波。结果在9月14日时,他们就成功探测到了引力波。

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就在2017年9月底,意大利引力波探测器Virgo宣称,他们和LIGO一起,探测到了第三个引力波事件。

Virgo在星座达人眼中的意思是:处女座

(以下为脑补:还记得“中微子超光速”事件吗?那次是粗心大意的意呆利人把电缆弄松了,所以,中微子根本没有超光速。这次他们吸取教训,用处女座三个字鞭策本国科学家,这才有了引力波实验的重要突破。

引力波拿过诺贝尔奖吗?

 

拿过!!!

1993年,美国物理学家约瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯,因为间接发现了引力波,而获得了诺贝尔奖。他们是怎么间接发现的呢?

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所以,约瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯就是这样,间接地发现了引力波。

二维码

美指:牛猫
绘制:赏鉴
排版:胡豆

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本文已发表于果壳网。

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6 Responses to “漫画 | 物理什么的我不听,我要听引力波的10个八卦!”

  1. 一枝花说道:

    作者太淫荡了

  2. 辨理说道:

    地球上的引力无所不在,为什么要测量遥远的引力波?近在眼前的引力作用尚未研究清楚,遥远的星系传来的一束波,是引力波吗?几天前的所谓中子星事件,前几天就知道引力波今天会到达地球?

    • icetea说道:

      地球质量太小了,引力波根本测不出~就算是质量如太阳,引力波也小的可怜

  3. 匿名说道:

    那个,你们是拿什么测量实验臂的长度,测量的工具难道不会和实验臂一起受引力波影响,同时缩短、伸长?

    • illusiwind说道:

      引力波不是坐标变换,它是真的有空间多出来了/减少了。
      否则的话,就好像你在x=0放一个粒子,在x=1放一个粒子,然后不管你怎么改比例尺放大缩小,它们之间的距离还是1,当然不会有可观测的效应。但是实际上引力波真的会改变它们之间的距离。

  4. HD70X说道:

    黑洞合体是3倍太阳质量能量放出,不全是变成引力波,还包括光子,各种带电粒子以及多的数不清的中微子。

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