花了几十亿美元,用了整整100年,人类终于找到的引力波值不值?

来源:hao123百家号     时间:2022-04-01 06:42:40

综述

2015年6月,激光干涉仪引力波天文台科学家合作组织对外宣布:人类观测到了距离地球8900万光年的两个巨型黑洞正在不断旋转合并,合并过程中产生的引力波被人类捕捉。

自此人类在探索宇宙的脚步上迈入了新纪元,引力波的存在也正式被证明为真,结束了科学界讨论了百年的方向。

实际上,早在1915年时伟大的物理学家爱因斯坦就在其著作《相对论》中预言了引力波以及虫洞的存在,只是当时由于人类科技水平的限制,这一概念无法做出具体论证;如今人类用了整整100年的时间,期间花费了几十亿美元,终于将百年前的物理成果证实。

那么问题来了,投资巨大的引力波探索活动对人类来说到底值不值呢?

爱因斯坦提出引力波

在阐述值不值得理由前,我们应该先来了解一下何为引力波。引力想必大家都非常熟悉了,当年伟大物理学家牛顿受到苹果落地影响发现了万有引力,之所以人类能够在地球上正常行走而不是像在太空那样漂浮在空中,根本原因就是引力的存在。

牛顿因此认为:就像地球能够通过引力影响人类的行为习惯一样,地球之所以按照既定规律围绕着太阳做天体运动,同样也是因为太阳对地球的引力。

当时这一说法得到了科学界的普遍认同,毕竟作为物理学界的祖师级人物,牛顿对引力的研究自然远超于其他科学家。

但唯有一人对牛顿的说法不置可否,这人就是爱因斯坦。在爱因斯坦看来,地球在宇宙中围绕着太阳做加速运动可不是什么引力,而是时空产生了弯曲。

在爱因斯坦的眼中,宇宙空间并非是肉眼看到的那般的浩渺,它实际上更像是一张绷紧了的橡皮膜。太阳由于质量过于巨大,当太阳落在这张橡皮膜中,就会压弯这张膜,于是时空就产生了弯曲。

地球会围绕着太阳做运动,根本原因就是太阳周围的时空弯曲的严重,地球仪不可避免的会绕着这张膜形成的凹陷转圈圈,这才是地球公转的真相。

那么问题就来了,实际上宇宙中的天体比沙漠中的沙子还要多,仅仅是太阳系中就有数以亿计的天体,行星、小行星、还有柯伊伯带。

当这些天体被太阳的质量拉扯到这张凹陷的膜上运动的话,就会让整个膜颠簸起来,如同水面上的球在运动时产生的涟漪一样,只不过在宇宙的这张膜中,这种波纹被称为引力波。

但实际上,以当时的科技水平,物理界根本不可能通过实验工具验证爱因斯坦的猜想,至于宇宙是一张曲面的时空构成,这听起来就像是天方夜谭,没有半点儿科学依据。

直到100年后引力波被发现,我们不得不惊叹爱因斯坦超前的眼光,和他提出来的那些深邃的概念。

引力波的巨大价值

那么人类为何这么执着去找到引力波,引力波对人类未来发展又有什么作用呢?

我们举个最简单的例子,一对朋友在泳池里闲聊,双方距离不到1米时,可以清楚听到对方在讲什么;当距离达到30米时,这时候想要听到对方讲话已经非常困难;等距离拉到了200米,我们根本不可能听到对方说话。

如果这时候在泳池中间竖起一张巨大的幕布,那这对朋友会瞬间失去对方的目标,甚至无法判断对方是否存在。因为距离太过遥远,外加上有视线遮挡的地方,我们根本就不能接收到对方的信息了。

但因为有水面的存在,我们却能够通过水面上波纹起伏或者平静来判断朋友是否离开或者下水。只要朋友的身体碰到了水面,那就一定会引起涟漪的出现;从理论上来说,这涟漪对信息的传递往往比声音还要远,你甚至能够通过涟漪的形状判断对面几人下水,体重多少等等,这就是引力波的巨大作用。

往年来说,人类对于宇宙的研究只能通过射电望远镜接收遥远宇宙的电磁波和可见光,并由此勾勒出宇宙的初级图景。可问题是这电磁波就像是咱们上文提到的声音一样,如果近距离传播那自然是清晰无比,可如果放在宇宙的等级,想去接收一光年、十光年的距离,就显得非常困难。

因为电磁波在运行的过程中非常容易被宇宙的各种天体,还有电磁现象和磁场所干扰,这些东西就是遮挡住水池的幕布,不但阻止了声音的传播,更是掩盖了宇宙的真实图景,让人类难以企及。

这时候大家就会想到,如果我们能像水池那般借助涟漪来观察对面情况就好了,涟漪可以不被幕布所影响,而且传播范围也更远,携带信息更多,这就是引力波被人类实际应用的意义。

有了引力波的存在后,人类终于可以无视幕布的遮挡,能够更敏锐、更直观地看到遥远的天体,人类在宇宙探索的过程中自此进入新的纪元。

结语

总而言之,引力波的存在能够给人类带来巨大的收益,如果人类懂得利用引力波,甚至在未来还能改善通讯情况,即便是十光年外的双方也能在瞬间完成交流,这就是电磁波不具备的能力了。

我们不能简单将引力波和金钱衡量,别说几十亿美元,就是上千亿对于人类文明来说也是值得的投资。

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