人类首次“看到”引力波！而让文科生看了沉默，理科生看了流泪的引力波到底是什么？
人类首次“看到”引力波！而让文科生看了沉默，理科生看了流泪的引力波到底是什么？
2017-10-18 08:47:24 来源：超级数学建模
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2017-10-18 08:47:24 来源：超级数学建模
摘要：昨晚，估计大家都被这个消息刷屏了吧。
关键词：
引力波
昨晚，
估计大家都被这个消息刷屏了吧。
“人类首次发现引力波”
还一度挂在微博热搜首位。
不过，
这并不是人类首次发现引力波，
早在2014年3月17日，
美国科学家便首次直接观测到了
大爆炸第一波震荡，
即原始引力波。
而到2016年2月11日，
激光干涉引力波天文台（LIGO）
与室女座引力波天文台（Virgo）
合作组宣布人类首次直接探测到引力波。
分别于2015年9月14日以及12月26日，
两次观测到双黑洞并合产生的引力波。
按理说，
这次又不是第一次观测到引力波，
为什么还是引起了如此大的轰动呢？
因为本次观测到的是
双中子星并合产生的新型引力波。
跟以往的每一次都不同，
这一次是真真正正地“看到”了引力波事件。
以前的那几次，都是双黑洞并合，
并合完之后，就什么都看不见了。
而这次是双中子星，
并合完不仅不是黑乎乎的，
还火光冲天！
据了解，当时全球
至少有70架的天文望远镜参与了观测，
并且他们基本都看到了
这令所有人震惊的一幕。
然而，在该新闻的评论里，
画风普遍是：
一大堆文科生表示：
每个字都认识，却不知道什么意思。
然后理科生也出来说：
理科生也看不懂，麻烦中文译“中文”，谢谢！
接着工科生也表示看不懂……
是啊！
说了这么多，
引力波到底是什么鬼？
这就得从爱因斯坦
1915年发表的广义相对论说起了。
引力波是爱因斯坦
广义相对论中的一大预言，
是指物质加速运动所带来的时空扰动，
也称“时空的涟漪”。
在广义相对论中，
万有引力由质量对时空的弯曲所造成的，
质量越大，
时空就弯曲得越厉害。
比如说超模君在一个沙发上坐下时，
原本平整的沙发表面就立刻会向下凹陷，
出现一个坑，
而之前放在沙发周围的物体
就有向坑中间滑落的趋势，
于是就产生了万有引力。
那“时空的弯曲”又是指什么？
我们平时看到的空间，
貌似是平直的，
但真实的情况却是扭曲的，
宛若哈哈镜一般。
如果我们将宇宙时空想象成一个大蹦床，
在没有任何扰动的情况下，
它是平坦的。
一旦有质量的物体出现时，
比如一个小球，
或者一个跑上去玩的孩子，
甚至是像地球这样的庞然大物，
它都会变得弯曲。
只不过，这种弯曲，
对生活在这个宇宙大蹦床上的微小生物来说，
（就是我们人类）
是无法感受得到的了，
不是由于我们跟蹦床一起弯曲了，
就是因为这种弯曲实在太微小，
我们完全感受不到。
只是弯曲还好，
如果这个大质量物体发生变化，
比如小球蹦走了，
小孩玩腻了，离开了，
甚至是地球爆炸了。
这个大蹦床依然在震动，
那这种震动就是引力波了！
作为普通的人类，
我们应该为感受不到这种震动而庆幸。
但是，物理学家们就不是这样想了，
他们急切地想要感受到震动！
他们想通过对这种震动的研究来
彻底搞清宇宙的奥秘！
从爱因斯坦预言引力波
至今的一百多年里，
科学家们从来没停止过对引力波的探索。
到20世纪60年代，
引力波探索先驱韦伯
提出了一种共振型引力波探测器。
世界上最早的引力波探测器
后来人们发展出了激光干涉仪为原理的探测器，
代表就是美国的LIGO和欧洲的VIRGO。
庞大的LIGO，
每条“腿”都有4000米长，
前后每次升级已经花费了几十亿美金，
人类如此大动作要探测的引力波，
到底能给我们带来什么？
首先，对科学家来说，
是爱因斯坦相对论
实验验证中最后一块缺失的“拼图”。
引力波最吸引人的地方，
就是它可以被用作窥探宇宙深处的工具，
是科学家观测宇宙的眼睛。
由于有几乎不衰减的特性，
他所携带的关于波源的信息，
能帮人类洞悉整个宇宙的源头。
那对我们普通人来说，估计是：
至少引力波让我们知道了
黄金是怎么来的……
天体一些碰撞过程中产生的碎屑会离开中心天体。这些碎屑质量约为太阳质量的0.001倍到0.1倍，速度则在光速的10%到30%之间。
这些碎屑会像超新星爆发那样以近球状溅射开来，并很可能作为快速中子捕捉过程的发生地存在。
快速中子捕捉过程被认作是生成比铁元素更重的元素的重要来源：重核在放射性衰变尚未发生以前就捕获中子，从而生成更重的元素（如金、银等）。
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