還在過年ING的你,是不是還在感慨馬云爸爸春晚上面微信搖一搖2億分紅包啊!所以和小編下面要介紹的內(nèi)容不符合但是!但是!真是科學,信息改變了我們的生活啊!生活太美好了!好了現(xiàn)在進入正文,咳咳,有沒有想過可以穿越時空,澳洲莫納什大學一幫學者在研究著呢!
你一定記得在電影《星際穿越》結(jié)尾處,庫珀博士在高緯空間中干擾地球引力,給女兒留下了突破人類科學極限的關(guān)鍵信息的場景。但請別誤會,雖然同樣是通過引力的方式傳遞信息,但電影這里的情況和引力波實在是八竿子打不著。
但這不代表電影和引力波沒有關(guān)系。電影的科學顧問基普·索恩(美國理論物理學家,當今世界上研究廣義相對論下的天體物理學領域的領導者之一)在他的科普著作《星際穿越》(The Science of Interstellar)中,為了不至于讓觀眾在觀看電影的時候,“燒腦”太過,不得不對原著中的科學信息有所刪減。
那我們就來看一下,引力波究竟是什么?
什么是引力波?
很多人都聽說過愛因斯坦的廣義相對論,但并不知道它講了什么。事實上,廣義相對論的很多推論是人們的直覺無法理解的。比如這一項——引力的定義:
在廣義相對論中,引力被歸咎為與時空的彎曲。
“時空彎曲是什么?”它的意思是,我們平時看到的空間貌似是平直的,但真實的情況中,卻是像哈哈鏡里一樣扭曲的。這種扭曲是物質(zhì)造成的,質(zhì)量越大,扭曲就越大。
我們可以把宇宙想象成一個蹦床,如果沒有任何擾動,它是平坦的。但有質(zhì)量的物體出現(xiàn)時,比如來游樂場的小孩,或者是地球這樣的龐然大物,它就會變得彎曲。
可憐的是,這種彎曲,對于生活在蹦床上的我們來說,根本感覺不到。一是因為我們跟著蹦床一起彎曲了,二是由于這種彎曲實在是太微小了!!!
如果只是彎曲還好,但如果這個大質(zhì)量物體發(fā)生變化,比如小孩子蹦走了,或者地球爆炸了,那么,這個蹦床就會開始震動,而這種震動就是引力波。
愛因斯坦的預言成真
2016年2月11日,激光干涉引力波天文臺(LIGO)正式宣布,人類于2015年9月14日首次直接探測到引力波,證實了100年前愛因斯坦的預測??茖W家花費數(shù)個月時間驗證數(shù)據(jù)并通過審查程序,才宣布了這個訊息。
這個引力波信號來自于約13億年前兩個黑洞的碰撞,兩個巨大質(zhì)量結(jié)合所傳送的擾動(時空漣漪),于2015年9月14日抵達地球。
這兩個黑洞合并前的質(zhì)量分別相當于36個與29個太陽質(zhì)量,合并后的總質(zhì)量是62個太陽質(zhì)量,其中,相當于3個太陽質(zhì)量的能量在合并過程中,以引力波的形式釋放。
引力波的意義
引力波的發(fā)現(xiàn)意義重大,從科學意義上看,引力波可以直接與宇宙大爆炸連接。廣義相對論中預言的引力波也可以產(chǎn)生于宇宙大爆炸中,這就是說大爆炸之初的引力波在137億年后的今天仍然可以探測到。一旦我們發(fā)現(xiàn)了宇宙大爆炸時期的引力波,就可以揭開宇宙的各種謎團,甚至了解宇宙的開端和運行機制。
至于時空穿越嘛,現(xiàn)在還有點為時太早噢~
如何探測引力波?
簡單來說,就是用激光的干涉來測量引力波,一束激光在經(jīng)過一個半透鏡后朝向兩個互相垂直的方向前進,各自撞上一面反射鏡,反射回來重新匯聚。理論上,只要反射鏡與半透鏡的距離精確一致,匯聚后的激光能夠由于干涉而相互抵消。而一旦引力波經(jīng)過,激光走過的距離被改變,干涉現(xiàn)象也會因此發(fā)生變化,從而被觀測到。
但是,實際上,探測并沒有辣么簡單啦。
最簡單的兩個原因:
其一,由于震動太小,所以即使檢測到變化,也十分微弱。其二,探測儀器周圍環(huán)境微小的變化都會影響實際觀測,如附近疾馳而過的汽車、極其微弱的地震活動等等,所以還要在很遠的地方再建一個,如果兩個都震了,才能在一定程度上說明問題。 顯然,光有這些也是不夠的。在實際探測過程中,由蒙納士大學研究團隊設計、完成的引力波探測和解析GW150914軟硬組件,通過在探測器內(nèi)輸入假引力波,覆蓋假引力波的信號,從而分辨出真正的引力波,這一審核探測系統(tǒng)也為此次直接探測到引力波作出了重要貢獻。
六位參與LIGO合作的莫納什學者
monash LIGO研究團隊 (從左至右):PaulLasky; Yuri Levin; Chris Whittle; Duncan Galloway; Letizia Sammut; Eric Thrane
Eric Thrane博士(莫納什大學講師,LIGO科學合作團隊成員)認為此次引力波的發(fā)現(xiàn)“是天文學史上的一個分水嶺”。“莫納什LIGO團隊的探測成果揭示了一種全新的方式來解開宇宙的奧秘。盡管引力波的發(fā)現(xiàn)僅是冰山一角,但借助已知的方式,我們研究團隊正致力于探索更多遠在天外的新奧秘。”自2011年起,Thrane博士與蒙納士團隊便致力于探測器各方面的研發(fā),他和他的研究小組證實,通過天文鏡的震動能夠測出模擬引力波信號。這個模擬過程有效建立了研究團隊的自信心,為引力波的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎。
引力波的探測與天文鏡的敏銳度密不可分。天體引力波專家Yuri Levin教授(莫納什大學講師,LIGO科學合作團隊成員)開發(fā)的基于評估天文鏡熱波動噪聲的理論框架以及利用高質(zhì)量的反射涂層增加LIGO天文鏡靈敏度的方法,對此次引力波的探測有著極大的貢獻。Levin教授的成果已廣泛地應用到全球LIGO團隊的研究中。
Paul Lasky 博士(莫納什大學博士后研究員,LIGO科學合作團隊成員)一直專注于研究引力波天體物理學。他是LIGO科學合作團隊的活躍成員,他的首要工作是預測和搜索中子星釋放的引力波,以及研究這些外來物體的主要物質(zhì)。他解釋道:“大約14億年前兩個黑洞發(fā)生沖撞,在不到一秒鐘的時間里,釋放了超過5000個太陽釋放終生的能量。這些能量被釋放,在宇宙游走,直到2015年9月被我們探測到。”
Letizia Sammut博士(莫納什大學博士后研究員,LIGO科學合作團隊成員)同樣也是引力波天體物理學的研究人員,負責引力波、天體物理源和兼并黑洞的搜索。她說:“能在我博士的最后階段參與到引力波的探測,真是令人難以置信的興奮。未來我希望能在這個有意義的領域里做出自己的貢獻。”
“下一步,我們將抓住發(fā)現(xiàn)引力波存在的這一機遇,開辟宇宙研究新時代。”Duncan Galloway博士(莫納什大學資深講師,LIGO科學合作團隊成員)是中子星引力波研究領域的專家,他與莫納什研究團隊以及英國合作團隊正在開發(fā)一個全新的光學望遠鏡機器人,用于探測與引力波信號相關(guān)的可見閃光。
Thrane博士的學生Chris Whittle(莫納什大學科學專業(yè)榮譽學位學生,LIGO科學合作團隊成員)在他本科榮譽學位期間參與到引力波的研究項目中,“和莫納什大學研究團隊的專家們一起工作是一件非常榮幸的事,探測到引力波更是令我終生難忘。”Whittle將繼續(xù)完成他的本科課程并繼續(xù)進行對于引力波數(shù)據(jù)的分析工作。
莫納什大學科學學士學位 Bachelor of Science
學制:3年
開學日期:2月、7月
校區(qū):Clayton
學費:A$35,500
該課程致力于培養(yǎng)學生批判思維、問題解決能力、定量分析、溝通技巧、團隊合作等等能力及學生在各自專業(yè)領域內(nèi)的知識和技能。學生可選修專業(yè)包括:生物和生命科學、生物醫(yī)學和行為科學、地球與環(huán)境科學、數(shù)學和計算科學以及物理和化學科學等。
畢業(yè)生可在公共組織、私人企業(yè)或非盈利企業(yè)工作,就業(yè)范圍包括新聞出版、商業(yè)研究和分析、公共關(guān)系和營銷、銀行與金融、人力資源、培訓與發(fā)展、公共政策制定、社會與社區(qū)服務、咨詢和社會福利等等。
入學條件:
中國高考學生:接受高考成績,達到所在省一本較低線,且滿足語言要求 雅思6.5(單項不低于6.0)接受托福,
VCE考生:2015 ATAR成績:85分以上,EAL:30分以上,任何理科科目:25分以上