【期末發表】重力波
Gravitational Waves

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尤智勇
Lasse Jokela / (挪威)


大家好!我今天想跟大家分享的議題是重力波。此議題相當複雜,加上我對於這個概念僅有基本的瞭解而已,因此只能給大家簡單介紹,請見諒!

 

美國的LIGO實驗室在2016年2月12日向全世界發表了一項十分驚人的研究,宣佈科學界第一次成功檢測到重力波的存在。但是重力波這個現象並不是一個最近才提出的概念,而是在距今正好100年前被愛因斯坦的「廣義相對論」所預言。根據愛因斯坦的理論顯示,因爲時間與空間的特徵而應當有些還沒被發現的現象,其中一個就是重力波。

 

重力波到底是什麽呢?你們都知道,每一種波都是透過某一種媒介來傳播的。例如,大家周圍的空氣是聲波的媒介,電磁波的媒介就是微小的光子,不過重力波則不然,雖然傳播的方式有波的特徵,傳播媒介卻是完全不同的。若是我們只膚淺地察看世界,很容易得出時間與空間是兩個無關現象的結論,不過實際上并非如此!根據廣義相對論,時間和空間是互相聯繫且密不可分的,因而有了「時空」這個概念。時空有曲率,而且物質會在某一個程度上使時空曲率改變,也就是説,物質能夠扭曲時空,這也是重力這個作用力的定義。而重力波又是怎麽產生的呢?當宇宙中質量極大的物體運動的時候,這個扭曲會從該物體以波的形式向外傳播出來,這就是所謂的重力波。

 

LIGO的實驗偵測到重力波訊號的來源是兩個互相圍繞的黑洞。這兩個黑洞互相吸引而形成了新的黑洞,并且在過程中發出了重力波。這個情況並不少見,而且該物體的質量是非常大的,但是由於傳播點到地球的距離相當遙遠,再加上重力波本身相當微弱,因此到達我們地球的波是幾乎檢測不到的!甚至連愛因斯坦都認為,人類永遠不可能證實重力波的存在。不過,儘管如此,LIGO偵測儀器的精確度那麽高,雖然重力波比原子的核心小得多,還是能夠檢測得到。

 

這個發現意味著什麽呢?第一,在理論上,因爲是時空的波而非光波,所以重力波能夠穿過黑洞。第二,科學家預測,大爆炸發生之後,立即開始傳播重力波。這都是無法經過電磁波來考察的現象,因此我們可以透過重力波加深我們對宇宙的知識與研究。說到這裡,希望各位還維持著清醒的狀態。謝謝大家!