有了引力波,我们离外星人更近了吗?
公元2016年2月11日,一个地球人划时代的时刻来了。美国激光干涉引力波天文台(英文简称LIGO)探测到了13亿光年前两个恒星级黑洞合并所产生的引力波。引力波是时空结构的一种扰动,是对爱因期坦广义相对论对直接的验证。
对我们地球人来说,引力波的发现就像聋哑人突然恢复了听力。它为我们打开了一个全新的看待世界的方式,可以预见的是,一大波令人称奇的发现正在靠近。
为了让大家更好地了解引力波,湖南师范大学博士后房熊俊回答了《十几岁》读者的提问,向大家展现了更全面的引力波。
Q从对物理学的意义来看,引力波的发现会对物理学产生哪些划时代的影响?此壮举能不能获得诺贝尔奖?
房熊俊
物理学博士,毕业于北京师范大学,现为湖南师范大学博士后,研究方向为广义相对论和引力。
A引力波的发现极其重要,因为在广义相对论的实验验证中,光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应等都一一被科学家观测和证实,原初引力波的实验验证成为广义相对论的最后一个有力证据。引力波的发现提供给我们一种看待宇宙的崭新方式,它将带来天文学革命性的变化。此外,本次引力波的直接观测对象是一对正在融合的双黑洞系统。这是科学史上首度观察到黑洞融合。我们期待能够借助引力波,看到宇宙大爆炸初期宇宙的遗迹。
发现引力波的壮举无疑能够获得诺贝尔奖。早在1974年,两位美国科学家发现,在一个双星系统中有一个脉冲星,其脉冲辐射频率随着时间的流逝而变化,这是存在引力波的一个间接证据。为此,他们获得了1993年的诺贝尔物理学奖。本次对引力波的观测得到的是直接证据,理应在最近几年获得诺贝尔奖。
Q发现引力波非常困难,总会遇到各种干扰,请问引力波是有声音的吗?
A我们所听到的声音本质上是空气的震动引起耳膜的震动。而引力波本质上是一种时空涟漪,它与声音还是有所不同的。引力波的发现非常困难是因为一般星体的引力波,包括太阳和地球,都十分微弱。唯有宇宙中发生大质量天体的碰撞、合并等事件时才可以形成强大的引力波,但能产生这种较强引力波的波源都距离地球极其遥远,当引力波传播到地球时已变得非常微弱。
Q有专家说,引力波的发现,打开了“一个不需要望远镜的新的天文学领域”,那么太空望远镜真的可以退休了吗?
A引力波的发现确实开创了一个新的天文学领域,但现在引力波的观测还只能观测到宇宙中大质量天体剧烈运动时传来的信号,对于一般的天体人们是无法利用引力波去观测的。因此天文望远镜在较长的一段时间内还将起到重要的作用。
另外,现在已经较少使用光学望远镜去观测天体了,如今普遍使用的是射电望远镜。大型的射电望远镜可以观测到距我们100亿光年之外的宇宙,它仍是人类探索宇宙不可缺少的利器。
Q有了引力波这个神器,是不是意味着距离我们发现其他宜居星球、距离发现外星人不远了?
A发现其他宜居星球或地外文明的确是大家普遍感兴趣的一个话题,也是在现代科技飞速发展的情况下,摆在科学家面前的重大课题。有了引力波还不能说我们离发现其他宜居星球或地外文明不远了,因为引力波的传播速度也是光速,并不比光跑得更快。即与望远镜观测宇宙相比,利用引力波观测宇宙并不会让我们更快地知道宇宙的另一端发生了什么。
Q引力波被发现的新闻一出,某宝就出现了“298元的防引力波负离子面膜、188元的防引力波毛毯、688元的防引力波辐射孕妇装等商品”。那么引力波对人体到底有没有影响?引力波能不能应用到对人类有益的商品、商业之中?或者说,100多年前电磁波的发现,给人类生活带来了翻天覆地的变化,引力波能带给人类什么样的变化?
A引力波对人体没有影响。事实上,人类世界之所以建立在地球上就是因为地球的引力。这次引力波的观测对象所发出的引力辐射传到地球时对地球的影响已经小于一根头发丝的影响。可以预见的是,在很长的一段时间内,引力波的发现本身不会对人类社会的运行产生明显的影响。
当然,就像阿波罗登月促成了集成电路的大发展、欧洲核子中心发明了网页技术一样,对于引力波的研究,也许会带给人类社会很多科技“副产品”,例如干涉光学的发展、抗震的研究等,这些“副产品”也许在不久的未来会带给我们一些惊喜。