引力波的发现

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引力波观测意义

引力波的观测意义不仅在于对广义相对论的直接验证,

更在于它能够提供一个观测宇宙的新途径,就像观测天文

学从可见光天文学扩展到全波段天文学那样极大扩展人类

的视野。英国天文物理学大师霍金表示,他相信这是科学史

上重要的一刻。“引力波提供看待宇宙的崭新方式,发现它

们的能力,有可能使天文学起革命性的变化。这项发现是首

度发现黑洞的二元系统,是首度观察到黑洞融合。〞

传统的观测天文学完全依靠对电磁辐射的探测,而引力波

天文学的出现那么标志着观测手段已经开始超越电磁相互

作用的范畴,引力波观测将揭示关于恒星、星系以及宇宙更

多前所未知的信息。

因为引力波直接联系着波源整体的宏观运动,而非如电磁

波那样来自单个原子或电子的运动的叠加,因此引力辐射

所揭示的信息与电磁辐射观测到的完全不同。例如对一个双

星系统观测到的引力波的偏振揭示了其双星轨道的倾斜度,

这类关于波源运动的宏观信息通常无法从电磁辐射观测中

取得。

如果比拟波长与波源尺寸的关系,宇宙间的引力波并不像

电磁波那样波长比波源尺寸小很多,这使得引力波天文学

通常不能像电磁波天文学那样对波源进行拍照成相,而是

类似声波直接从波形分析波源的性质。大多数引力波源很难

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或根本无法通过电磁辐射直接观测到〔例如黑洞〕,这个事

实反过来也成立；考虑到一般认为宇宙间不发射任何电磁波

的暗物质所占比例要远大于发射电磁波的物质,暗物质与

外界的唯一相互作用即是引力相互作用,引力波天文学对

这些暗物质的观测具有重要意义。

引力波与物质的相互作用非常弱,在传播途径中根本不会

像电磁波那样容易发生衰减或散射,这意味着它们可以揭

示一些宇宙角落深处的信息,例如宇宙诞生时形成的引力

辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播,这为直接观测

大爆炸提供了仅有的可能。

从科学上讲,引力波的发现为我们翻开了研究宇宙的全新

窗口,射电、光学、伽马射线等电磁波谱研究宇宙都是来自

于光子携带的信息,引力波携带着与电磁波截然不同的信

息,将为我们揭示宇宙新的奥秘,比方黑洞与黑洞并合时

的物理过程。如果能探测到宇宙大爆炸时发出的原初引力

波,那将为我们揭示宇宙诞生之初的微妙。“就好比,人类

以前以为自己只有一双能够看见外界的眼睛〔电磁波探测〕,

现在发现自己还有一双能够听见外界的耳朵〔引力波探

测〕。〞