Section 03 发现引力波的意义和可能产生的影响
1.探索宇宙起源与演化
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。引力波有两个非常重要而且比较独特的性质。第一,不需要任何的物质存在于引力波源周围。这时就不会有电磁辐射产生。第二,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。这两个特征使得引力波携带更多之前从未被观测过的天文信息。
用引力波作为探测工具,可以了解数十亿年前黑洞发射这些波的特点,如质量和质量比率的信息,这些都是充分了解宇宙特性及进化的重要数据。探测引力波,有助于从另一个视角研究天体内部的物质组成,有助于我们了解宇宙的演化。引力波带来的,是一个“听觉”上的宇宙,那里有大爆炸、大振荡和大冲撞,这是以往的探测手段所发现不了的。引力波的成功探测让我们重新认识了宇宙。
2.发现贵金属等元素起源
通过引力波光学信号的观测和光谱分析,可以分析元素的变化情况。例如,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,可以让人类窥见金、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。
3.探索黑洞并合等现象,捍卫人类整体安全
我们正在迅速迈向一个发现引力波变得习以为常的时代。随着技术的发展,科学家也将发现更多有关黑洞和中子星性质的新细节。虽然黑洞距离我们有50亿光年那么远,看似对我们没有什么伤害,可是没人能保证黑洞的安全性。科学家们也正在密切观察黑洞的动向,以及寻找各种引力波的来源。
4.引力波探测成功后物理理论如何发展
100年来,广义相对论不停地被各种观测到的现象所验证,可以说是最接近宇宙真相的理论了,但是引力波的预言以前始终因为探测技术所限,没有被证实。如今,引力波也被证实了,这是否预示着是物理理论的终结还是未来新的物理理论诞生的起点?
下个物理探索在哪里?人类还能继续理论突破吗?