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帖子主题:淡定明志:明白了引力波到底是个什么鬼,才知道天眼之父南仁东的伟大

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淡定明志:明白了引力波到底是个什么鬼,才知道天眼之父南仁东的伟大

要想体面的装逼,必须懂点时事,这样出去搭讪,或者聚会,就不至于陷入无话可谈的尴尬,比如约pao,就可以边跑边聊,跑一个小时也不会觉得累。

昨天有读者给我留言,说有天文大事件,让我聊聊。其实就是人类再次发现引力波,而且是第一次发现双中子星引力波。

其实蛋总跟引力波还是挺有缘的,第一篇十万加就是关于引力波的《引力波到底是个什么鬼?文科生版,看不懂扣小编工资》。只不过在别的平台发的。

当初淡总写引力波,怕功力不足,找了科大天文物理系的袁业飞教授备案并斧正过了。袁教授进行了点拨,进行了专业性把关。

那引力波到底是个什么鬼呢?我们先从上帝的四个苹果说起。

第一个苹果,被夏娃吃了;第二个苹果,砸在了牛顿头上,第三个苹果,给了乔布斯;第四个苹果,给了筷子兄弟。

我们单说第二个苹果,让牛顿发现了万有引力定律,成就了牛顿,牛顿的经典力学奠定了人类工业革命的理论基础,所以也称牛逼顿。

但是牛顿只是发现万事万物彼此之间存在一种吸引力,叫做万有引力,但没解释为啥会产生万有引力,万有引力是怎样产生的。

这个光荣的任务交给了爱因斯坦。抛开私生活,从科学贡献上讲,爱因斯坦可以说是人类到目前为止,最伟大的科学家,我都不想说之一。

他通过相对论给出了万有引力产生的原因,那就是因为物体具有质量。提到质量蛋总就有一种淡淡的忧伤,因为减肥太困难了。

但爱因斯坦的相对论给了我安慰。第一点,靠近大质量的物体,时间就会变慢,所以虽然我胖,但可以让蛋嫂的时间变慢。所以姑娘们,果断找个胖子嫁了吧。同时爱因斯坦也提醒我们:爱他(她),自己就多吃点!

质量大还有一个后果,那就是会使周围的空间扭曲。打个比方,就是一个人坐在沙发上,会把平整的沙发表面压得凹陷下去。

空间也一样。比如太阳、地球、恒星、黑洞,放在时空中,都会引起周围空间的扭曲凹陷。同样道理,质量越大,凹陷越深。所以,胖子不要坐沙发,不然更矮,更显胖。

凹陷了会怎样呢?如果是一个平面上放两个物体,则这两个物体会逐渐靠近的趋势。因此空间的扭曲,就是引力产生的原因。

同样道理,放在宇宙中,质量越大,距离越近,两个天体靠近的趋势越强,引力也就越大。所以,理论上,吃胖点儿更有利于夫妻关系。

然而,沙发上的两个人并没有因为这个引力吸引到一起,因为这个引力太弱了,弱到了相对于摩擦力完全可以忽略不计的程度。所以,两个胖子也并没有紧紧的拥抱在一起。

但是空旷的宇宙中,并没有什么摩擦力,所以,他们只有一个办法,克服掉不被直线吸引到一起,那就是旋转。通过旋转的离心作用,保持或者暂时保持星系平稳的运作。

但是根据爱因斯坦的广义相对论,两个硕大天体旋转运动的时候,会影响到周边的时空,产生扰动,或震动,或波浪。

就像胖子跺一脚,大地颤三颤一样,也像地震产生地震波一样的道理,也像平静的水面上、一对鸳鸯戏水所产生的涟漪一样。

总之,剧烈运动的天体(物体),扰动周围的失控,会向外辐射引力波。宇宙中,有无数的大天体,而且都在运动,由于引力,自然无法避免磕磕碰碰,也有不少宇宙中的大事件。

比如两个黑洞相撞、恒星中子星相撞,还有银河系跟离我们最近的仙女星系,将来也会相撞。这些大事件,都会产生强烈的引力波。

为啥说爱因斯坦牛呢,在100多年前的1905年就预测了引力波的存在,但是100多年后人类才证实。这时候,距离爱因斯坦去世已经60年了。

这100多年的科学家干什么吃去了?因为引力波的探测太难了。

首先引力波本身非常非常微弱。而且引力波的强度跟天体的质量和运动剧烈程度有关。天体质量越大,运动越剧烈,产生的引力波越强。

也就是宇宙中爆炸性的大事件,才相对容易观察,比如黑洞合并,星系合并,超新星爆炸、中子星等事件。

但是这些离地球又太远,等传到地球的时候,引力波已经更弱了。这次观察到的引力波,跟以前的不一样,以前是黑洞碰撞,这次是两颗中子星的发生的碰撞引起的。

而且这次人类能用两种方式探测到,是因为其距离更近一些,只有1.3亿光年,比之前4次引力波十多亿光年的距离相比只有十分之一,并且有电磁波传出。

说近还真不近,可是光要跑1.3亿年啊!所以这个引力波的振幅依然很小,是在原子核尺寸的千分之一的尺度。

就好像我们在操场用显微镜找一个细菌细胞一样。也可以说,你在北京对着空气说了一句话,我在合肥拿着仪器等着收听……

所以,这对仪器和人的要求都很高,非常难办到。而且科学家也是历经多次挫折,不断的调整方案,改进仪器,多少年才观测到的。

引力波发现又怎样?有什么意义?能吃么?在蛋总的认知范围内,并结合袁教授的指点,总结了如下意义:

第一,是广义相对论的巨大胜利,证实了爱因斯坦广义相对论的正确性,也就是现代物理的两大支柱之一的相对论是稳固的(另一根柱子是量子力学)。

既然相对论是对的,基于相对论的科研思路可信性大大提高。就好像走一条未知的路,走到半路,有人怀疑不对,结果证实是对的,那么就可以加快步伐了。

而且,与相对论不一致的引力理论就没必要再继续研究了,提高了整个科研的效率,推动了科学的跨越式发展。

袁教授还进行了补充:目前来自遥远的宇宙的信息主要来自电磁波,引力波的发现,打开了一个新的了解宇宙的窗口。我们了解宇宙的演化历史,是通过宇宙早期留下来的化石。

宇宙微波背景辐射是宇宙大概380万岁(宇宙年龄137亿年)时候留下来的电磁波,要想了解宇宙极早期的演化,只有通过更早期留下来的引力波的辐射。

还有,电磁波可以被屏蔽掉,引力波不可以,引力波携带了宇宙早期,宇宙天体内部等等的信息。

袁教授还说引力波的重要性在于:人类以前以为自己只有一双能够看见外界的眼睛(各个频段的电磁波探测),现在发现自己还有一双能够听见外界的耳朵(引力波,同样包括很多波段)。还有中微子也是新的窗口(好比又多了只鼻子了解外界)。

宇宙大爆炸所产生的引力波,会是人类探索宇宙起源的重要线索了。一旦寻找到合适的引力波,人们将能够为大爆炸理论和宇宙膨胀理论找到有利的证据。

引力波探测除了能够检验广义相对论之外,还有助于证明其它版本的引力理论正确与否,还将推动引力量子化的研究,最终把引力融入其它三种基本相互作用,完成爱因斯坦大统一的伟大梦想。

目前人类五次探测到引力波,跟中国基本没啥关系,是因为中国人笨吗?不是,是因为我们的科技发展,仍然处于跟跑阶段,我们在这方面的投入少得可怜。

天文科研本身是非常烧钱的,而且,烧起来未必有什么成果。1993年,美国国家科学基金会拨款十几亿美元,给加州理工和麻省理工,建了两座寻找引力波的激光干涉天文台。

烧了十几亿美元,的确也没什么成果,那怎么办,继续烧。2010年又追加了2个亿美元升级系统,才有了现在的成果。

而以国内顶尖的中国科大为例,每年所有院系总的科研经费,才16亿人民币左右,怎么跟老美比呢。引力波项目累计参与的科学家达1000多人,举个例子,中国科大所有的科研人员也才一千多人。

不过大家不要灰心,不要泄气,随着国力的不断壮大,我们国家也开始有这种科研神器了。比如南仁东逐梦22年,在贵州建造的世界最大口径的射电望远镜。

不过投入才12个亿人民币,折合2亿美元,跟财大气粗、人才济济的老美还是没法比啊!

本来是大锅立功的机会,但是这次引力波事件,发生在南半球的天空,这种电磁波型号,大锅无法对准事发区域,因此没法检测到。

美国探测引力波的激光干涉天文台,虽然也在北半球,但是他是另外的工作原理,不依赖电磁波传来的方向。

幸好,我们的南极团队(人不在南极)在8月18日获知了引力波信号的准确方位,让南极的望远镜瞪大了眼,盯紧了可能的事发区域,终于第一次看到了难得的闪亮点。

虽然我们的科学水平一直在紧紧的追赶,但要想超越欧美,则需要更多的大国重器,以及更多的南仁东。

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      2017/10/18 12:05:40

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      呵呵,我们本来就活在一个巨大的尸体当中:抬头所见,皆是过去……

      所谓质量越大,时间越慢,是一种错觉。

      2017/10/18 14:28:18

      网友回复

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      3楼 中天至正
      时间只和空间有关:离我越近,时间越短,离我越远,时间越长……

      所以,决定生命高度的标准只有一个:你能走多快,你能跑多远。

      8楼 liang809
      世上本无时间,只不过是人类自己的定义。

      空间中只有物质和能量,物质之间不是静止的,都有相对速度。

      速度就是时间。

      有道理,时间就是空间的速度。

      但实际上空间也是对物质和能量的概括,所以,空间和时间其实都是我们认识宇宙的工具,嗯,更准确的说是概念工具。而那些望远镜,对撞机之类的就是实体工具。

      2017/10/21 12:13:36
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      3楼 中天至正
      时间只和空间有关:离我越近,时间越短,离我越远,时间越长……

      所以,决定生命高度的标准只有一个:你能走多快,你能跑多远。

      世上本无时间,只不过是人类自己的定义。

      空间中只有物质和能量,物质之间不是静止的,都有相对速度。

      速度就是时间。

      2017/10/20 15:08:35
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      古代人民认为空中是空的,什么都没有,随着人类科技的发展才发现空中有空气存在,现在,人们认为宇宙中星球、星系之间是空的,什么都没有,但是,过几年人类会发现星球之间有类似空气的东西存在,星球都是漂浮在这些人类还没有发现的物质之中-----这种东西是暗物质吗?到那时,现在所有的疑问都会迎刃而解的-----什么宇宙起源、什么无法超越光速................!!!!!

      2017/10/20 14:20:45
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      发现空气的质量、成分,才会有所谓的空气动力学, 然而过去人们一直以为“空气”就是空的,什么都没有。人们也以为空间就是空的,什么也没有,但是物质通过空间相互作用,研究物质通过空间发生作用的过程,类似于空气动力学通过认识空气的性质开始发展应用。在古代,时间是人们根据日、月、地球的运转规律“创造”的,当代也是依托原子运行的规律划分,所以,爱因斯坦同志想要告诉大家的是,时间依托物质而产生的事实,使用时间描述物质运动的局限。

      哈哈。光速被认为是速度的极限,如同水波传递的速度远低于水波原地起伏的速度、光波“原地起伏”的速度也要比光速快,爱因斯坦同志要是“解释”不了这个问题,那么他也只不过是个过去的科学家。

      2017/10/20 8:51:27
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      楼主很有才,很形象幽默的解释了一把引力波

      2017/10/19 18:43:41
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      时间只和空间有关:离我越近,时间越短,离我越远,时间越长……

      所以,决定生命高度的标准只有一个:你能走多快,你能跑多远。

      2017/10/18 14:31:37
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      呵呵,我们本来就活在一个巨大的尸体当中:抬头所见,皆是过去……

      所谓质量越大,时间越慢,是一种错觉。

      2017/10/18 14:28:18

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