美國科學家十一日宣布,他們聽到並錄到距地球十三億光年的兩個黑洞相撞產生的聲音「吱」(chirp),這個有如小鳥叫的微弱聲音,是愛因斯坦一百年前廣義相對論中的最後一個假設「重力波」(gravitational wave)的第一個直接證據。愛因斯坦說,時空好比一張網,重力波是時空網狀結構的漣漪。此一發現被譽為足以獲得諾貝爾物理獎肯定。
愛因斯坦認為,時間和空間並非獨立存在;我們在空間中的運動,也會影響到時間的流逝快慢——時間和空間是一體的,合稱為時空(spacetime)。不僅如此,因為質量會產生重力,而當有質量的物體在時空中加速運動時,就像水面上航行的船隻泛起漣漪,重力的變化會以光速、類似波的形式向外傳播——稱為重力波。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中可能產生重力波。
研究人員從兩個黑洞互相環繞進而碰撞、融合成新黑洞的系統觀測到其存在。一個黑洞是太陽質量的廿九倍,另一個是卅六倍,二者融合過程中,有相當於三個太陽質量的能量,以重力波的形式釋放,穿越太空,在二○一五年九月十四日抵達地球,被守候已久的美國兩個巨型雷射偵測站偵測到。設在路易斯安納州的站先偵側到,七點一毫秒之後,設在華盛頓州的站也偵測到,兩站相隔三千公里,合稱「雷射干涉儀重力波天文台」(LIGO)。
天文學家和物理學家極為振奮,不僅因為終於偵測到重力波,而且是以聲音的形式捕捉到,意味天文學家現在可以聽到宇宙的原聲帶,聽到重塑宇宙的劇烈撞擊。
LIGO計畫執行長瑞茲在華府的記者會上說:「這是宇宙第一次透過重力波對我們說話,在此之前,我們都是聾子。」
科學家說,這好比從默片演進到有聲電影。測到重力波後,科學家花幾個月驗證資料才宣布,是十六國約千名科學家共同努力幾十年的成果。
愛因斯坦的宇宙觀,時間與空間交錯,且為動態的,能夠延展、收縮和搖動。
在廣義相對論中,愛因斯坦說,時空好比一個網,物體的重量會使時空的網彎曲,當有質量的物體加速,例如兩個黑洞彼此靠近,在它們的四周產生重力波,就像卵石丟到池塘裡產生漣漪。
重力波以光速旅行,無法阻擋。最強重力波是由最劇烈天體運動引起,如黑洞彼此接合、巨大的星體爆炸,或是一百卅八億年前的宇宙誕生。
LIGO大約五十年前開始追蹤重力波。重力波是非常弱信號,弱到連愛因斯坦都曾懷疑能否造出夠靈敏的探測器。LIGO擁有巨大的L形光儲存臂,每邊四公里長,兩端設有反射鏡面。
英國天文物理學家霍金接受英國廣播公司(BBC)訪問時說:「這是科學史上重要的一刻。重力波提供看待宇宙的全新方式。這是首度觀察到黑洞融合,除了檢驗廣義相對論,我們可以期待透過宇宙史看到黑洞,甚至可以看到宇宙大爆炸初期宇宙的遺跡。」
沒有留言:
張貼留言