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引力波是什么? 引力波有什么用途请看惊人揭秘

引力波是什么?引力波有什么用途请看惊人揭秘。据《自然》杂志报道,先进激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布首次直接探测到引力波的存在,科学家们测量到2个黑洞碰撞产生的时空涟漪。此次发现不仅证实了阿尔伯特·爱因斯坦100年前预言的引力波,而且还有更多的重大意义。

引力波是什么
资料图:引力波联想图

引力波究竟有什么用途呢?引力波的发现意义重大,从科学意义上看,引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。

广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中,这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。一旦发现了宇宙大爆炸时期的引力波,就可以揭开宇宙的各种谜团,甚至了解宇宙的开端和运行机制。

传统的观测天文学完全依靠对电磁辐射的探测,而引力波天文学的出现则标志着观测手段已经开始超越电磁相互作用的范畴,引力波观测将揭示关于恒星、星系以及宇宙更多前所未知的信息。

因为引力波直接联系着波源整体的宏观运动,而非如电磁波那样来自单个原子或电子的运动的叠加,因此引力辐射所揭示的信息与电磁辐射观测到的完全不同。例如对一个双星系统观测到的引力波的偏振揭示了其双星轨道的倾斜度,这类关于波源运动的宏观信息通常无法从电磁辐射观测中取得。

如果比较波长与波源尺寸的关系,宇宙间的引力波并不像电磁波那样波长比波源尺寸小很多,这使得引力波天文学通常不能像电磁波天文学那样对波源进行拍照成相,而是类似声波直接从波形分析波源的性质。大多数引力波源很难或根本无法通过电磁辐射直接观测到(例如黑洞),这个事实反过来也成立;考虑到一般认为宇宙间不发射任何电磁波的暗物质所占比例要远大于发射电磁波的已知物质,暗物质与外界的唯一相互作用即是引力相互作用,引力波天文学对这些暗物质的观测具有重要意义。

引力波与物质的相互作用非常弱,在传播途径中基本不会像电磁波那样容易发生衰减或散射,这意味着它们可以揭示一些宇宙角落深处的信息,例如宇宙诞生时形成的引力辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播,这为直接观测大爆炸提供了仅有的可能。

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