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（原创）时空弯曲的涟漪，让人们离宇宙真理更近？( 二 )

爱因斯坦 黑洞 相对论 虫洞


尽管探测任务艰巨 ， 但人们并没有放弃探测引力波的存在 。 非常重要的早期工作之一由一类叫韦伯棒(Weber bars)的仪器完成 。 这类仪器的名字来源于马里兰大学的约瑟夫·韦伯(Joseph Weber) ， 它们由巨大的金属圆柱组成 ， 大约1米宽 ， 几米长 。 人们设想当引力波穿过地球时 ， 它会导致圆柱振动 ， 就像用木槌敲击铃铛一样 。 只有某种频率的引力波存在时才能引起圆柱振动 。
当年用来探测引力波的韦伯棒精确度能达到10-15 。 虽然听上去十分灵敏 ， 但还不足以探测到今天人们熟知的引力波 。 于是 ， 在韦伯棒的基础上 ， 研究人员开发出了另一种技术来探测引力波 ， 那就是干涉法 。 1971年 ， 约瑟夫·韦伯的学生罗伯特·弗尔沃德建成臂长8.5m的引力波干涉仪雏形 ， 经过150小时的探测 ， 遗憾的是 ， 弗尔沃德也并未探测到引力波 。
1984年 ， 美国加州理工学院与麻省理工学院合作设计与建造了激光干涉引力波天文台（LIGO） 。 1999年 ， 在美国路易斯安那州的利文斯顿（Livingston）与华盛顿州的汉福德（Hanford）分别建成相同的探测器 ， 两地相距3000多千米 ， 这样一来 ， 就可以通过超级计算机比对两者采集到的数据 ， 并通过算法来排除许多干扰信息 。
2002年 ， LIGO正式进行第一次引力波探测 ， 2010年结束数据搜集 。 在这段时间内 ， 并未探测到引力波 ， 但是整个团队获得了很多宝贵经验 ， 探测灵敏度也有所改善 。 2010年至2015年 ， LIGO又经历了大幅度改良 ， 升级后的探测器被称为“先进LIGO”（aLIGO） ， 于2015年再次开启运作 ， 终于在2015年9月14日与Virgo等引力波探测器合作成功探测到引力波 。
格林尼治时间2015年9月14日9点50分45秒 ， 位于路易斯安那州利文斯顿的LIGO引力波探测器的干涉仪中出现了震荡信号 。 这一信号只持续了0.2秒的时间 ， 它导致干涉仪那条4千米长的悬臂伸缩了1/1000个质子大小的尺度 。 大约0.007秒后 ， 位于华盛顿州汉福德的探测器收到了相似的信号 。
这一信号激发了警报 ， 操作这一实验的科学家们立刻毫无疑问地确信 ， 他们探测到了穿过地球的引力波 。 自1916年至2015年首次直接探测到引力波 ， 人类已寻找了它100年 。 2015年12月26日、2017年1月4日、2017年8月14日LIGO又先后三次探测到黑洞并合产生的引力波 。
2017年10月16日 ， 包括中国南京紫金山天文台和美国宇航局在内 ， 全球数十家天文研究机构的科学家宣布人类第一次探测到双中子星并合引力波 ， 并同时“看到”该宇宙事件发出的电磁信号 。 这是人类成功探测到的第一例双中子星引力波事件 ， 也是人类首次窥见引力波源头的奥秘 。

在虫洞中穿梭
引力波的成功探测让我们得以重新认识了宇宙 。
引力波有两个非常重要而且比较独特的性质 。 一方面 ， 引力波不需要任何的物质存在于其周围 ， 这时就不会有电磁辐射产生 。 另一方面 ， 引力波能够几乎不受阻挡地穿过行进途中的天体 。 比如 ， 来自遥远恒星的光会被星际介质所遮挡 ， 而引力波能够不受阻碍地穿过 。
这两方面的特征使得引力波携带更多之前从未被观测过的天文信息 。 通过研究引力波 ， 科学家们能够区分最初宇宙奇点所发生的事情 。 如果人类能够截获这些信息 ， 我们或许就能够利用全新的手段来研究黑洞、中子星等各种天体 ， 弄清发生在宇宙彼端的故事 。 而一旦寻找到合适的引力波 ， 人们将能够为大爆炸理论和宇宙膨胀理论找到有利的证据 。
通过引力波光学信号的观测和光谱分析 ， 科学家们还可以分析元素的变化情况 。 比如 ， 中子星并合是宇宙的“巨型黄金制造厂” ， 借助引力波探究中子星 ， 人们就可以窥见金、银等超铁元素是如何在宇宙的“盛大焰火”中产生的 。 中子星的一次碰撞 ， 抛出的碎块中形成的黄金足有300个地球那么重 。
不仅如此 ， 引力波的证实也为人们发现宇宙弯曲的一面开辟了道路 。 电影《星际穿越》讲述了一场人类经历黑洞、虫洞、奇点、引力异常和高维空间的冒险旅程 。 所有这些物理现象都源自于空间与时间的弯曲或与弯曲密切相关 。
其中 ， 虫洞就是宇宙中相距遥远的两点间的一条假想捷径 。 它有两个洞口 ， 例如 ， 一个在地球附近 ， 另一个在26光年外织女星轨道附近 。 两个洞口通过超空间的隧道相联结（虫洞） ， 可能只有1千米长 。 假如我们从地球附近的洞口走进隧道 ， 只经过1千米 ， 就到达另一洞口 ， 出现在（从外面的宇宙看来）26光年远的织女星旁——虫洞就是时光机器 。

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