【科技】发现引力波：爱因斯坦又对了

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从前，有一个喜欢重力现象的身体。 他脑子里正在进行关于宇宙飞船和电梯的思想实验。 结果得出结论，引力不是以前传来的力，而是时空扭曲的表现。 他埋头于微分几何学的研究，而微分几何学是许多能够描述任意弯曲时空的复杂数学。 最终，他得到了思考时空的新方法，用不可思议的方程式量化了重力、物质和能量如何相互影响。

他没有停止思考，而是利用自己的新理论得到了很多推论。 其一，重力的变化的一部分不是马上传递到整个宇宙，而是以引力波的形式传递，传递速度是光速。 后来，他对这个推论产生了疑问。 但是最终，很多科学家认为这个推论是可靠的，值得检查。 他们可以制定雄心勃勃的计划，在技术上建立奇迹探测器，检测引力波留下的淡淡痕迹。 最终，预言100年后，举行了一次新闻发布会。

当然，这个身体是艾伯特·。 爱因斯坦。 在那年2月11日举行的新闻发布会上，许多人都知道ligo (激光干涉引力波天文台)是人类第一次直接检测引力波。

研究人员表示，检测出的引力波发生在大约13亿年前两个中等质量的黑洞合并时。 这个引力波以光速向外传播，最终遇见地球。 年9月14日，ligo的两个大探测器捕捉到了这个引力波产生的信号。

爱因斯坦的广义相对论表明，重力是时空弯曲的表现。 如果把时空看作巨大的橡胶膜，有质量的物体就像弯曲橡胶膜，坐在蹦床上蹦床的网面弯曲一样。 质量越大，时空越大弯曲，重力越强。 太阳的质量非常大，周围的时空弯曲很大。 是的。太阳周围不是直线。地球实际上是周围。。

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但是，还没有，还没有，还没有，周围，周围，我我我我我时空，时空，波纹，但是这个重力太小了，无法检测。 已经有了哪个、哪个、哪个、哪个、哪个、哪个、哪个强有力( )和合成前的最后。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

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引力波当然看不见，但是引力波一传，就会向一个方向延伸，向另一个方向推。 两个方向都垂直于引力波传播的方向。 如果能检测出引力波引起的时空延伸和压迫，可以说检测出了引力波。

但是，如果你和我之间的时空延长或缩小，只用拿着普通的尺子测量你和我之间的距离，是检测不到伸长或缩小的现象的。 因为尺子本身也在伸长和收缩。 但是，利用光速的尺子不受影响。 光在真空中的速度总是一定的，如果两点之间的距离延长，光就需要从那里花更长的时间跑到那里。 如果被压缩，光需要很短的时间。 这是ligo实验的起点。

ligo现在有两个探测器:美国路易斯安那州的利文斯顿和美国华盛顿州的汉福德。 离开3000公里以上的飞机大约需要3个半小时，但对引力波来说不到1万分之一秒就能到达。 每个探测器由两个高约3.5米的相互成直角的混凝土管构成，管长4公里，从上空看起来像巨大的l。

在ligo的探测器内，一条激光束分成两部分，分别指向相互垂直的两个管道。 激光束被安装在管子末端的镜子反射，返回探测器。 在探测器中，一条激光的峰值正好与另一条激光的谷相对。 这样，在两个激光再次合流的情况下，能够相互抵消对方，检测器不能检测光信号。 引力波通过后，两个管道的长度发生变化，一个被拉伸，另一个被挤出。 直到引力波完全通过，管道才不断压扁、拉伸和交替变化。 管道长度的变化使两条返回的激光束的峰值和谷相对或偏离。 这样，两个激光再次合并，无法相互抵消对方，出现光信号，表示检测到了引力波。

但是，离开13亿光年的引力波一到地球，无论多么强也会变得极其微弱。 ligo为了检测引力波，其灵敏度必须达到难以置信的高度。 你必须在一公里长的地方找到质子直径的千分之一的空间变化。 也就是说，必须在太阳到相邻星星(约4.22光年)的距离上检测出比头发丝宽度小的距离变化。

ligo最终达到了这个灵敏度，成为人类建设的最敏感的设备，对引力波以外的东西不敏感。

但是，我们认为达到这种程度的敏感是多么容易。 激光束通过的管道必须在几乎完美的真空中，但要使管道成为真空需要40天以上。 此外，还消除了外界环境对设备的影响。 附近的海风、野外狼的叫声、远处的雷电、通过的车、供电系统的不稳定、镜子原子的不稳定等很多意想不到的事情都可能会受到干扰。 科学家们想出了各种办法来排除一切干扰。 例如，反射镜被挂在许多复杂的悬挂系统上以抵消地震和日常生活引起的地表摇晃。

另外，科学家们必须建造3000米以上的两个探测器，观测两边一致的数据才能证明问题。 当然，还有数以万计的其他细节需要考虑。 略微略微略微&hellip；

但在那之后

但是他们只是不只是不只是上午不只是不只是不只是不只是不只是不只是不只是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是

球队的其他成员醒了，消息迅速传开。 但是，大部分人对此表示怀疑。 因为这个信号太完美了，和爱因斯坦理论预言的一样。

他们最先想到的可能是这是盲目的结果。 ligo团队成立了三个秘密团队，专门用于破坏。 他们有可能人为地向观测数据注入假信号。 这种称为盲呼叫的手段使ligo团队始终保持对数据的警惕。 但是这次，没有人做过百叶窗。 因此，ligo的研究者开始分析该检测结果的比较有效性。 他们注意各种仪器的输出数据，弄清楚各设备是如何设定和校正的，每行的软件代码都要分解。 他们还将所有可能的环境干扰列入名单，逐一调查。 最后，他们了解到他们真的检测到了引力波，其可靠度达到了99.99994%。

年9月14日的发现，现在正式命名为gw150914。 ligo得到的引力波信号只持续了约0.2秒，但科学家可以从其中提取多个惊人的消息。 他们拆除这个引力波是两个黑洞合并产生的，拆除了黑洞的大致位置、质量、运动速度、黑洞边界接触的时刻等各种新闻。 这一发现是第一个显示双黑洞系统实际存在的观测证据。

事实上，ligo在检测到其历史信号后，检测到了越来越多的引力波信号。 尽管哪个信号没有第一个信号那么强，这可以证明他们的第一个发现不是偶然的疯狂。

引力波的发现验证了广义相对论最后一次实验没有直接证实的预言，爱因斯坦是对的。 但是，这个发现的意义不止于此。

迄今为止，宇宙的所有知识都是由电磁波和观测粒子获得的。 400多年前，伽利略利用他制作的望远镜开启了用可见光认识宇宙的时代。 从那以后，科学家们提高了观测水平，从无线电波段、微波波段、红外波段、紫外线波段、x射线和伽马射线中学习了宇宙。 科学家们还学会了通过分解宇宙线和中微子来了解宇宙。 但是大部分宇宙都很暗，所以不能用望远镜直接观测。 引力波是时空本身的涟漪，可以直接穿越黑暗，所以它给我们提供了前所未有的理解这些东西的方法。

例如，根据这次检测到的引力波，科学家知道两个黑洞合并的细节。 ligo还可以观测中子星的碰撞，也可以观测被黑洞撕裂的中子星的过程。

另外，ligo也可以用来注意只出现在理论中的物体。 有理论认为，初期的宇宙会形成比原子细的线性结构，那是什么光都大，物质密度非常高，几厘米就有1亿吨的重量。 这个线性结构叫宇宙弦。 这些宇宙弦总有一天会和自己或其他宇宙弦结合在一起。 结时，节点被破坏，放射出特殊形式的引力波。 如果你能检测到这种形式的引力波，你就能找到宇宙弦的痕迹。

所以引力波打开了新的窗户来了解宇宙。 这就像你的人生失去了听力，直到有一天听力恢复！ 你可以用这种新方法聆听和探索世界。

偶然ligo能检测到的引力波的频率正好处在人耳的听觉频率范围内。 9月14日检测到的引力波频率在很短的时间内从35赫兹增加到250赫兹。 转换成语音信号，听起来像滑音。

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在这次，尤其是在手上必须有这次重力的。

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魏斯提出可以独立用光学方法检测引力波。

1974年:美国天文学家罗素·赫尔墨斯和泰勒·； 约瑟夫发现一对中子星因放射引力波而失去能量，运动减弱，因此他获得了诺奖。

1975年:加利福尼亚理工大学的基普& Middot Sone认为魏斯的检查方法是可能的，于是开始准备ligo。

1981年:加利福尼亚理工大学开始制作苏格兰物理学家罗纳德·勘探臂40米的原型。 德雷夫负责建设，在建设过程中不断改进怀斯的设计。

1990年:魏斯、索恩和多夫说服了美国国家科学基金会的资金( nsf )支持ligo的建设。 这个项目预计消耗2.72亿美元。

1992年: ligo设施位于华盛顿州和路易斯安那州，两年后开始建设。

1995年:位于德国的geo600引力波检测器开始建设，2002年开始收集数据。

1996年:位于意大利的virgo引力波探测器开始建设，2007年开始收集数据。

2002~年: ligo开始了初次运行，但未检测到引力波。

2007年: ligo和virgo团队同意共享数据，形成了全球引力波检测互联网。

~年:升级ligo花了2.5亿美元。

年:先进的ligo于9月开始运行，在试运行阶段检测到引力波。

年: 2月11日，nsf和ligo团队向外部宣布成功检测到引力波。