分享到: | 更多 |
南极望远镜及BICEP2(资料图)。CFP供图
当地时间2014年3月17日,美国马萨诸塞州,科学家们出席新闻发布会,称首次直接探测到宇宙大爆炸第一波震荡。
当地时间2014年3月17日,美国坎布里奇,科学家展示的研究数据。
BICEP2进行测试(资料图)。
赵文
新闻背景
北京时间17日,美国哈佛-史密松天体物理中心宣布,架设在南极的宇宙微波背景辐射探测器BICEP2捕捉到了宇宙暴涨时期遗留下来的最重要的遗迹:宇宙原初引力波。
这是爱因斯坦提出了相对论以来,人类首次直接探测到的引力波信号。从而首次在引力强场中检验了爱因斯坦的引力理论。另一方面,本次探测到的引力波是宇宙婴儿时期产生的,从而在观测上首次发现宇宙暴涨的直接证据,为极早期宇宙学的研究掀开了新的篇章。这两层意义,无论从哪一方面讲,该发现都具有诺贝尔奖级别的重大意义。
意义之一
爱因斯坦理论的波动行为被直接证实
广义相对论的一个根本预言
我们知道,爱因斯坦在1915年提出了广义相对论,到目前为止已经将近100年了,但仍然是最成功的引力理论。广义相对论发表以来,已经经受了无数次的天文观测和各种实验的检验。但是几乎所有的这些检验都是在弱引力场下,检验爱因斯坦引力和牛顿引力的微小差别。而爱因斯坦引力的效应比较明显,需要在强引力场中才能发生,而这方面的检验还是非常缺乏的。
引力波是广义相对论的一个根本预言。爱因斯坦早在1917年就根据它的场方程预言了引力波的存在。在该理论中,引力波非常类似于电磁波,也就是光。只不过光是电场和磁场的扰动传播,而引力波却是时间空间自身的扰动传播。打一个形象的比喻,如果我们把时间和空间想象成湖面的话,在没有任何扰动的情况下,湖面就是一片平静。我们的时间空间也是一样的,在没有任何物质和扰动的时候,时间空间也是平直的。但是,我们向湖里扔一块石头,你就会看到湖面上产生围绕着这块石头的涟漪,并且这些涟漪以一定的速度向外传播。时间空间也是类似的,当其中有物质的剧烈运动的话,也会产生时间空间的“涟漪”,这就是所谓的引力波。这种涟漪也以一定的速度向外传播。爱因斯坦理论认为,引力波传播的速度是和光传播的速度一样的,都是每秒钟三十万公里。