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IreneSummer 简单易懂的科普,告诉你什么是引力波(gravitational waves)
Just for Fun
片段讲解秀
from:《蒙娜丽莎的微笑》
“物理学划时代成就!美国科学家探测到引力波的存在!爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”找到了!!“
科学家们都疯了,大伙也不明觉厉地跟着兴奋。
不过,这显然是一件很复杂的事儿,不然科学家也不用耗费这么多年来探索了,所以,如果你感到困惑,也别太自卑。
跟大家分享一个简单易懂的科普,一起来大致扫盲一下吧。
什么是引力波?
引力波
Gravitational Waves
[ɡrævɪ'teɪʃənəl]
❶ 100年前,爱因斯坦在他的广义相对论(General Theory of Relativity)里首次提到引力波(gravitational waves)。❷ 如果把宇宙想象成一个巨大的蹦床(trampoline),这个蹦床的布料材质就是时空(space-time)。引力波就是在这个时空蹦床中泛起的涟漪(ripples)。
把一个保龄球和一个乒乓球分别放在这个蹦床上,哪个会沉得深一些?没错!宇宙中也是如此:质量越大的物体产生的时空弯曲就越大(the more mass the more space-time gets bent and distorted)。
❸ 将一个保龄球放在蹦床上,周围的时空因其质量而发生了弯曲,这时,一个乒乓球如果要在保龄球周围运行,就必然围绕其旋转,轨道(orbit)就是这么来的。所以,按照广义相对论的思路,“引力”(gravity)只是时空扭曲带来的必然现象。
❹ 当两个巨大物质朝着彼此高速旋转时(spiral toward each other),它们就会以光速在周围扭曲的时空中传播出一波一波的涟漪(they send waves along the curved space-time around them at the speed of light)。质量越大的物体,产生的引力波就越大,也就越容易被科学家探测到。
The more massive the ob<x>ject the larger the wave and the easier for scientists to detect.
❺ 通常引力波的产生非常困难。
地球围绕太阳以每秒30千米的速度前进,发出的引力波功率仅为200瓦,还不如家用电饭煲功率大。
宇宙中大质量天体的加速(accelerate)、碰撞(collide)和合并(coalesce)等事件才可以形成强大的引力波。
比如黑洞的合并(black holes coalescing)
巨大恒星爆炸(massive stars exploding)或者……
138万亿年前导致宇宙产生的大爆炸(Big Bang)。这也就是为什么发现引力波有如此重大的意义,它也许能揭开着宇宙起源的秘密。
探测引力波的意义
❶ 它证明了爱因斯坦广义相对论中一个关键的预言,即引力波的存在,而爱因斯坦的理论改变了人类对于时间和空间等关键概念的认知(changed the way that humanity perceived key concepts like space and time)。❷ 可探测到的引力波(detectable gravitational waves)为天文学打开了新世界的大门——科学家可以依据遥远恒星(faraway stars)、星系(galaxies)、黑洞(black holes)产生的引力波来测量它们的数据。
❸ 它间接证明了黑洞的存在——人类从未直接观测到过黑洞(never directly observed)。
如何探测到引力波?
❶ 引力波经过一个物体的时候,会导致其变形(distort its shape),随着波动的方向将其拉伸(stretch)或压缩(squeeze)。
❷ 这次发现引力波的“激光干涉引力波天文台”(LIGO the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory),就是通过激光来捕捉这种变形(to pick up such distortions in laser light beams)。
❸ LIGO观测台包括两条垂直的(perpendicular)探测臂,每一边为4千米长。
简单来说,激光光源发出的光束一分为二,沿着这垂直的两个方向前进,在末端分别会遇到一面镜子,并被反射回起始点。
若有引力波通过,便会引起时空变形,一臂的长度会略为变长而另一臂的长度则略为缩短,这样就会造成光程差发生变化,因此激光返回的时间发生任何的变化,都可指向引力波产生的影响。
——————以上文章摘自中国日报双语新闻
原文还带有一个视频,然而我试了N种方法下不下来,所以从微博博主@科普君XueShu那里下了两个,不过我dictation不是很好,所以没有上传字幕,如果有哪位大神能给个字幕的话,感激不尽,我再传上去,或者等我空下来就弄一弄这个字幕~~~
刚刚经过我的努力,第二段可以配音啦~啦啦啦~~
这次,大家就只当是欣赏吧~嘿嘿~~~
下面就是视频部分喽~~
看过了以上浅显的解释,这里还有一个非常形象生动的视频,能帮你更清晰地了引力波的整个概念。第二个只是一个视频,没有人读,不过如果比较害怕上面那个黑洞合并的动图的话慎点呦~~
对就是这一段可以配音~~好了~来一个中文的引力波介绍吧~~~
这一通科普,小伙伴们,懂了没,懂了没?