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引力波:时空的舞蹈

2017-10-25荣智慧

南风窗 2017年22期

荣智慧

2017年10月颁布的诺贝尔物理学奖,可以说是最缺少悬念的奖项:麻省理工学院的莱纳·魏斯(Rainer Weiss)、加州理工学院的巴里·巴里什(Barry Barish)和基普·索恩(Kip Thorne),三人将共享900万瑞典克朗(约合110万美元)的奖金。他们所在的美国激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到了引力波的真实存在,验证了阿尔伯特·爱因斯坦一个世纪前的预测。

2015年9月,LIGO探测到了两个遥远的黑洞碰撞时所造成的时空扭曲。该项发现于2016年2月对外公布,证实科学家能够“听到”宇宙中一些剧烈事件所发射出的时空振动。这一发现,被认为是天文领域的“范式革命”,人们对宇宙的观察,开始从“看”向“听”转变。

“星际穿越”

要明白引力波,先要知道黑洞是怎么回事。黑洞是广义相对论最为极端的理论预言,广义相对论描述了物质和能量如何让时空几何发生弯曲,就像一个胖子睡在床上,床垫就会凹下去。引力波的产生常常和黑洞有关,当物质在时空中运动时,附近的曲率就会随之改变。大质量物体运动时所产生的曲率变化,会以光速像波一样向外传播,这一传播现象就是引力波,产生引力波的典型场景就是两个黑洞合二为一。

2017年诺贝尔物理学奖获得者之一基普·索恩,曾担任克里斯托弗·诺兰执导的电影《星际穿越》的科学顾问,影片中的黑洞被认为是“一个有史以来最精准的黑洞模型”—这个黑洞,可以说是整部电影的核心。索恩和影片的制片人琳达·奥布斯特是认识了30年的老相识,当年还是卡尔·萨根(美国著名天文学家、科普作者)给他俩安排了一场会面—讨论要不要制作一部涉及黑洞与虫洞的电影。……

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