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天文航天

人类未来可以穿越时空?

来源:信息时报 日期:2017-10-23



  前几天,全球各大天文台纷纷声称要有大事宣布,却又不约而同地卖起了关子。不少人猜测,是不是找到了外星人,或者是找到了另一个适合人类居住的“地球”?直到10月16日晚,这个谜底才终于被揭开。

  包括美国、中国在内的多国科学家同时召开新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。中子星是什么?引力波是什么?最重要的是,它和日常生活有什么关系?

  就在这个月初,瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔物理学奖授予了美国三位科学家,表彰他们在引力波观测的贡献。

  因为诺贝尔物理学奖,引力波引起人们关注。如今,又一次迎来引力波的消息。北京时间10月16日晚,美国、中国、德国、英国、法国等全球多国科学家联合宣布,今年8月探测到由中子星合并产生的引力波,是人类探测到的第四次引力波,也是人类第一次直接探测到由双中子星碰撞产生的引力波。

  引力波是什么?

  人类为它已探寻百年

  对于我们而言,怎样理解引力波这个概念呢?通俗来讲,引力波就像一个池塘中投下一枚石子所引起的波纹。只不过,引力波是宇宙中的各种天体剧烈活动引起的空间扰动,是“时空中的涟漪”。这种“波动”历经宇宙中的漫漫旅途,最终被人类探测到。

  中子星是什么?

  一茶匙就重达10亿吨

  这次科学家探测到的引力波由双中子星碰撞产生,那么,中子星又是什么?在宇宙中,早期只有氢、氦等元素,比如恒星就是由这些元素组成的。然而当一个恒星走向寿命的尽头,会发生萎缩,就有可能成为中子星或黑洞——中子星是目前已知的最小、最致密的恒星。它的半径普遍在10公里左右,质量却可超过两个太阳。也就是说,一茶匙中子星就重达10亿吨。

  当两颗中子星围绕共同的中心旋转,就构成了一个双中子星系统。它们在旋转过程中会不断释放引力波,并最终撞在一起,发生并合。科学家们现在还不确定并合后的形态,很可能是一个黑洞。

  这次有何意义?

  让科学家更细致观察

  从2015年至今,科学家已经五次探测到引力波,而这一次和以前不同的是,这次是人类历史上第一次观测到双中子星碰撞产生的引力波,不同于之前四次都是双黑洞融合引发的引力波。据悉,双黑洞合并产生的引力波仅能持续一秒甚至更短时间,而双中子星碰撞产生的引力波的持续时间能达到数秒、数分钟甚至数小时。这从时间上保证了科学家能用更多的时间来对引力波进行观察,人类不仅可以据此更好地验证爱因斯坦的理论,也可以为中子星的起源提供更多线索,意义非凡。

  金子从这里来?

  中子星合并是起源地

  长久以来,一直困扰地球上的人类的一个问题就是,科学家们都无法确定宇宙中的金、银等重元素从何而来?因此也产生了许多传说。不过,通过引力波光学信号的观测,科学家们确定,中子星合并是宇宙中金、银等重元素的主要起源地。

  据估计,中子星的一次碰撞,能够形成足有三百个地球那么重的黄金。包括黄金在内的重元素被撒入宇宙,其中一部分在46亿年前与地球凝为一体,成为地球的一部分。后来它们被开采出来,成为人类手中的金币,身上的首饰……

  爱因斯坦预言

  1915年,著名科学家爱因斯坦提出的广义相对论,认识到引力是一种非常特殊的相互作用。1916年,爱因斯坦就预言了引力波的存在。

  在爱因斯坦的描述中,有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲,物体的质量越大,时空就扭曲得越厉害,光和时间概念都发生了改变。

  但直到2015年,引力波才首次获得证实,这期间用了几乎百年的时间。

  未来猜想

  引力波对我们产生什么影响?

  关于引力波,关于中子星,关于爱因斯坦的理论,虽然还有很多问题有待去研究和验证,但不管怎样,人类每一次科技进步,都是从理论到实践一步步走过来的,现在,人类已经迈出了极为重要的一步,在科幻电影中的场景或许将会实现。

  一、虫洞

  科学家发现的引力波是人类首次探测到时空扭曲现象,那么,是否存在联结两个遥远时空的空间隧道?透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。

  二、星际通信

  探测到引力波,是否可以让它成为通讯的一种方式。一旦人类可以空间转移或者时间旅行,星际联系必不可少。

  三、超空间发动机

  引力波的存在,证明了时空扭曲的存在,未来是否可以利用时空扭曲实现超光速飞行?


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