宇宙打了个"嗝",科学家为什么激动到哭出来
看完这篇你会知道引力波是空间本身的抖动,以及人类是怎么用一把"4公里长的尺子"把它抓住的
2015年9月14日,两台巨大的探测器同时"抖"了一下——抖动幅度还不到一个质子直径的千分之一。就是这么微不可察的一丝震动,让全世界的物理学家相互拥抱、热泪盈眶。这到底是什么东西在抖?
引力波到底是个啥?
想象你把一块石头扔进平静的湖面,水面会一圈一圈地荡漾出去。引力波干的事情差不多——只不过它荡漾的不是水,而是空间本身。对,你没看错,是"空间"在波动。宇宙中发生了某些极端剧烈的事件,比如两个黑洞撞在一起,就会让周围的空间像果冻一样抖起来,这个"抖动"以光速向四面八方传出去,就是引力波。你现在坐的椅子、你手里的手机,其实每时每刻都在被无数引力波穿过,只是幅度实在太小,小到根本没法察觉。
科学家是怎么把它"抓住"的?
要探测这么微小的抖动,人类造了一个叫做激光干涉仪的神器——你可以把它想象成一把超级精密的"尺子"。这把尺子有两条"臂",每条长4公里,科学家往里射激光,精确测量两条臂的长度。平时两条臂一样长,激光信号就保持稳定;一旦引力波来了,空间被轻轻压缩和拉伸,两条臂会交替变长变短,哪怕只差一个质子直径的千分之一,激光信号就会立刻"察觉"并报警。为了排除干扰,科学家在美国建了两台这样的探测器,放在相隔3000公里的地方,只有两台同时"感觉到",才算真正探测到了引力波。
探测到了又怎样,对我们有啥用?
直接的用处,现在确实还不多——引力波不能给手机充电,也不能治感冒。但科学家兴奋的理由,是它打开了一扇全新的"窗户"。以前我们了解宇宙,靠的是光:可见光、X射线、无线电波……但有些地方光根本出不来,比如黑洞内部、宇宙大爆炸最初的那一刻。引力波不一样,它几乎不被任何东西阻挡,能从最黑暗的角落一路跑出来告诉我们那里发生了什么。这就好比你一直用眼睛观察世界,突然有一天长出了"耳朵",能听到以前完全听不见的声音——整个宇宙在你面前变得立体了。2017年,科学家还靠引力波提前"听"到两颗中子星相撞,再用望远镜对准那个方向,亲眼"看"到了撞击产生的金光,顺便证明了黄金其实是宇宙碰撞时炼出来的。
所以下次摘下金戒指看一看,那里面每一个金原子,都曾是某次宇宙级"车祸"的残骸——而引力波,就是那场车祸留下的声音。