世紀大發現 | 科學家探測重力波 | 證實愛恩斯坦理論

科學家首次探測到宇宙間有重力波的存在,成為物理學界的重要里程碑,同時亦引證愛因斯坦在100年前的廣義相對論之中,有關重力波存在的預言。

Einstein's gravitational waves directly observed for the first time by LIGO scientists

Einstein's gravitational waves directly observed for the first time by LIGO scientists Source: AAP

recovered_556159d0d95ff16aa4d0571713132705.jpg
科學家首次探測到宇宙間有重力波的存在,成為物理學界的重要里程碑,同時亦引證愛因斯坦在100年前的廣義相對論之中,有關重力波存在的預言。

研究人員說,他們檢測到兩個大約相等於太陽體積30倍的黑洞,在距離地球13億光年的位置碰撞後所產生的重力波。

美國加州理工學院、麻省理工學院、以及激光干涉重力波天文台組織的研究人員,召開記者會,宣佈探測到重力波的存在,研究人員指,去年九月十四日探測到兩個黑洞碰撞合併時,產生的重力波信號。

激光干涉重力波天文台組織總監雷茲說,該發現令人類對宇宙的認識,開拓一個新紀元。

雷茲說,真正令人興奮的是下一步的發展。伽利略於400年前利用望遠鏡研究天空,打開了現代人觀測天文的時代。而今天科學家亦打開宇宙的一個視窗,就是重力波天文學的視窗。
recovered_06e74b552f93fd650ea987de969f653f.jpg
有關重力波的原理

天才科學家愛因斯坦,在100年前所寫的廣義相對論中,曾預言重力波的存在,但認為人類未必有機會證實。

美國加州理工學院、麻省理工學院以及「激光干涉重力波天文台組織」,簡稱LIGO的研究人員,成功探測到重力波的存在。

除了證實愛因斯坦一百年前的理論成立之外,更為科學家在未來繼續研究宇宙奧秘,建立新紀元。

研究人員指,他們於去年的九月十四日觀察離地球十三億光年以外的黑洞碰撞與合併過程時,成功探測到在兩個黑洞碰撞時,所產生的重力波信號。

廣義相對論指出,黑洞與中子星等天體,在碰撞過程中,天體周圍的時空會被扭曲,並產生波紋,原理有點像物件在接觸水面時產生漣漪一樣。

而重力波的形態,是一種時空的漣漪。

由於波動實際發生的空間,比原子的質量更細小,所以愛因斯坦當時就認為,人類未必能觀察得到。

研究人員發現重力波會釋放能量,估計其中一個黑洞,相當於三十六個太陽的質量,而另一個黑洞則等同於二十九個太陽的質量,而兩個黑洞碰撞及合併後,總質量則等如六十二個太陽的質量,換句話說,合併後減少了約三個太陽的質量,質量在合併過程中以重力波形式釋放。
recovered_57850dc1396013853228b96ab2068da9.jpg
技術詳解

今次研究人員所用的探測技術,並非新突破,他們源用自十九世紀(1880年代)經己使用激光干涉儀(Laser Interferometry)技術,並加以改良。

他們分別在華盛頓州與路易斯安那州,相隔三千公里距離,放置兩支一式一樣的激光探測儀,並透過分別發放兩道一樣的激光,而在正常情況下,兩道相同的光波會互相抵消。不過,如果探測儀感應到有重力波產生,就會用不斷微調的方式,去改變兩道激光的波長,而科學家透過計算這些差微的變化,得出重力波讀數。

這種技術使科學家可以非常精確探測到極微小的波紋信號。

重要性等同伽利略首用望遠鏡研究天空

激光干涉重力波天文台組織總監雷茲指,發現為人類對宇宙的認識開拓一個新紀元:「伽利略於400年前利用望遠鏡研究天空,打開了現代人觀測天文的時代。而今日科學家亦打開宇宙一個視窗,就是重力波天文學的視窗。」

在今次發現前,科學家對宇宙認識,主要來自包括光學、無線電、X光等望遠鏡,透過天文物體所反映的光線對物體進行觀察。

由於光線會被宇宙氣體和塵埃吸收和打散,雖然望遠鏡經已接受到很多資訊,但所見到的物體影象仍然模糊不清。

氣體和塵埃對重力波只有很少的阻礙,所以就可以更清楚將天文物體的更多資訊提供給科學家研究。

除了黑洞碰撞與合併的情況,包括超新星內的變化、伽瑪射線爆發等情況,科學家都會得到更清楚的資訊,讓人類可以更加清晰掌握宇宙藍圖。

 


分享

Published

Updated


Share this with family and friends


立即訂閱SBS中文電子報

訂閱SBS中文電子報,接收最新新聞資訊。

訂閱即表示你同意SBS的服務使用條款私隱保障政策,包括接收來自SBS的電子郵件通訊。

下載手機應用程式
SBS Audio
SBS On Demand

收聽節目播客
Independent news and stories connecting you to life in Australia and Cantonese-speaking Australians.
Join prominent cook May Lee for gourmet recipes and tips for the kitchen.
透過你喜歡的播客程式,收聽SBS廣東話節目的最新獨家播客節目。

收看SBS
Cantonese Collection

Cantonese Collection

Watch onDemand