LIGO证实爱因斯坦引力波 相对论中黑洞理论揭秘

　　3月1日消息，爱因斯坦被誉为超级天才，他提出的广义相对论还有狭义相对论至今对后世依然影响深重，近期，相对论中提出的引力波一次又称为人们关注的焦点，因为LIGO终于对引力波的存在进行了证实，我们来一起了解一下详情吧。

　　在《三体》和《星际穿越》等著名科幻作品中，引力波都是极重要的“角色”，也是爱因斯坦相对论的最伟大预言，如今被证实。人类的好奇心，以及我们未知的宇宙，岂止星辰大海。

　　在中国人最愉快喜庆的春节，美国科学家们宣布了科学界重大发现。“我们成功检测了引力波!” 美东时间2016年2月11日10点30分(北京时间23点30分)，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)执行主任大卫？瑞兹宣布。

　　2016年恰好是爱因斯坦提出相对论的一百周年，但是爱因斯坦当时预言引力波存在的同时，也预言了引力波是不可探测的。显然，人类科技进步的速度在百年时间内也超出了爱因斯坦当年的想象。

　　“引力波”在过去一直只能是“科幻”一般存在于各类科幻小说和科幻电影中，在大热的中国科幻小说《三体》中，“引力波天线”曾经拯救了几乎快要被灭族的人类。在电影《星际穿越》中，男主角也通过引力波穿越时间和空间给女儿传递信息。

　　在近期位于华盛顿的发布会上，大卫？瑞兹表示，正如望远镜开辟了现代观测天文学，引力波的发现，开辟了人类观测宇宙一扇新窗。

　　五个月前，LIGO真实地捕捉到了引力波信号，科幻再次照进现实。世界协调时间2015年9月14日9:51(北京时间17:51分)，位于美国路易斯安那州列文斯顿和华盛顿州汉福德的两个LIGO探测器探测到了引力波信号，LIGO把这次发现命名为GW150914。

　　基于观测到的信号，LIGO的科学家们估算出信号GW150914是由两个质量分别为36倍以及29倍太阳质量的黑洞合并而成的，合并后形成的单一黑洞质量约为62倍太阳质量。即大约三倍于太阳质量的物质在短短一秒之内被转化成引力波，其功率峰值是整个可见宇宙总功率的50倍。这一引力波首先到达Livingston探测器，7毫秒之后到达Hanford探测器，这意味着引力波源位于南半球天区。

　　“另外，我们还推定这一合并后产生的黑洞存在自转，这种自转的黑洞最早是在1963年由数学家克尔(Roy Kerr)提出的。因此可以说，LIGO探测设施此次是探测到了发生在很久很久之前，在一个遥远星系中发生的一次重大事件!” LIGO官方如是说。

　　根据广义相对论，一对黑洞在相互绕转过程中通过引力波辐射而损失能量，逐渐靠近。这一过程持续数十亿年,在最后几分钟里面快速演化。在最后一秒钟内，两个黑洞以几乎是一半光速的超高速度碰撞在一起，并形成了一个质量更大的黑洞。根据爱因斯坦的E=mc2公式，这个过程中一部分的质量转化成了能量，而这些能量在最后时刻以引力波超强爆发的形式辐射出去。LIGO观测到的引力波信号就是这样来的。

　　事实上，GW150914所发出的引力波的辐射功率要比整个可观测宇宙中所有恒星和星系的光度加在一起的总和还要多出10倍。

　　什么是引力波?

　　引力波是加速中的质量在时空中所产生的波动，也被比喻为时空的“涟漪”。爱因斯坦在1916年提出广义相对论，认为引力是由于质量所引发的时空扭曲所造成，任何有质量的物体加速运动都会对周围的时空产生影响，其作用的形式就是引力波。

　　世界科学界公认，引力波探测是难度最大的尖端科技之一，也是一项意义重大的物理学基础研究。作为爱因斯坦广义相对论中最重要但一直未被证实的预言，引力波是物理学王冠上最耀眼的一颗明珠。

　　1915年，爱因斯坦发表了场方程，建立了广义相对论。 在之后的这一百年里，被誉为“人类认知自然最伟大的成就” 的广义相对论一直在成长中，我们知道了时空的弯曲以及一些由时空弯曲可能产生的奇异事物，比如黑洞、引力波、奇点、虫洞甚至时间机器。

　　然而，在过去历史中的某些时期，甚至现在，其中有些事物对它们是否存在提出过强烈的怀疑。就连爱因斯坦本人直到逝世前都还在怀疑黑洞的存在。

　　广义相对论告诉我们：在非球对称的物质分布情况下，物质运动，或物质体系的质量分布发生变化时，会产生引力波。在宇宙中，有时就会出现如致密星体碰撞并合这样极其剧烈的天体物理过程。

　　过程中的大质量天体剧烈运动扰动着周围的时空，扭曲时空的波动也在这个过程中以光速向外传播出去。因此引力波的本质就是时空曲率的波动，也可以唯美地称之为时空的“涟漪”。

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