站長資訊網(wǎng)北京時間12月10日消息，據(jù)國外媒體報道，引力波以時空漣漪的形式在宇宙中傳播，而這些時空漣漪正是由宇宙中最劇烈的事件所產(chǎn)生的。
利用激光干涉引力波天文臺(LIGO)和室女座干涉儀(Virgo)這樣的設(shè)備，天文學(xué)家可以探測到那些強度足以“波及”地球的時空漣漪。當引力波通過宇宙空間時，會留下某種“記憶”，即時空的永久彎曲，而對這種現(xiàn)象的探測或許很快就能實現(xiàn)，這將使我們對引力的理解更進一步。
引力波
盡管愛因斯坦的廣義相對論已經(jīng)有一個多世紀的歷史，但這仍然是我們目前理解引力如何運作的最好理論。該理論將空間和時間合并成一個統(tǒng)一的框架，即“時空”。這個時空不僅僅是一個固定的舞臺，它還會隨著物質(zhì)和能量的存在而彎曲或扭曲。
時空的彎曲(或者說翹曲、扭曲)決定了物質(zhì)如何運動。在廣義相對論中，從光子到高速飛行的子彈，再到爆炸的宇宙飛船，所有這些物體都試圖沿直線飛行，但它們周圍的時空是扭曲的，迫使它們都沿著彎曲的軌跡前進。這就好像你試圖以直線穿過山口，但卻要沿著彎彎曲曲的峰巒和山谷地形前進。
我們所稱的“引力”是所有這些時空扭曲的結(jié)果，移動的物體別無選擇，只能跟隨周圍時空的彎曲而做出相應(yīng)的運動。和其他可彎曲的表面一樣，時空不只是彎曲或翹曲，它還會產(chǎn)生振動。
想象你站在蹦床上，蹦床會因為你的重量而凹陷。如果有人也跳上蹦床，試圖在你旁邊走動，那他們就會感受到你的“引力”，只能走一條彎曲的路徑。但是，如果離你足夠遠，那他們甚至不會注意到你的影響。而如果你開始在蹦床上跳上跳下，就會發(fā)出波狀振動，那他們會不由自主地被你的動作所影響。
記住過去
引力波以類似的方式運作，通過時空結(jié)構(gòu)本身的漣漪傳遞能量。這些漣漪的來源可以是幾乎所有類型的運動，但由于引力如此微弱(它是自然界四大基本相互作用中最弱的)，引力波更加微弱，只有能量最強烈的運動才能夠創(chuàng)造出地球上儀器能夠檢測到的時空漣漪。
到目前為止，激光干涉引力波天文臺(LIGO)和室女座干涉儀(Virgo)已經(jīng)觀測到了幾十次引力波事件，其來源包括大質(zhì)量黑洞之間，以及中子星之間的合并。這些事件產(chǎn)生的引力波在宇宙中蕩漾，最終到達地球。當它們經(jīng)過地球的時候，會非常輕微地移動物體(幅度可能比原子的寬度還小)。
甚至我們自己也會受到這種影響。此刻，你正在被數(shù)十億光年外一場劇烈事件所產(chǎn)生的引力波輕輕擠壓和拉伸。你可能以為一旦引力波過去，事情就結(jié)束了，但引力是一種很奇妙的力，而引力波的問題更加復(fù)雜。
幾乎任何一種運動都會產(chǎn)生引力波，從相互碰撞的黑洞到你揮舞的雙手，甚至引力波本身。當引力波在時空中傳播時，它們會成為新的引力波來源，并一直延續(xù)下去。每一代新引力波都比上一代更弱，這種效應(yīng)逐漸累積，形成科學(xué)家所稱的時空“記憶”——在引力波經(jīng)過后留下的永久時空扭曲。
換句話說，當引力波經(jīng)過你的時候，你不只是暫時的被拉伸和擠壓，而是隨著一次次新的引力波產(chǎn)生，你會被永久地拉伸。
展望未來
由于引力波產(chǎn)生的引力波是如此微弱，天文學(xué)家直到目前還沒有發(fā)現(xiàn)這種時空“記憶”的任何證據(jù)，但理論上它應(yīng)該存在，潛伏在LIGO和Virgo所獲得的數(shù)據(jù)中。我們應(yīng)該看到的是，在確認的引力波事件發(fā)生很久之后，探測器的位置會發(fā)生持久的變化。
最近，一組天文學(xué)家研究了怎樣才能最終看到引力波“記憶”。由于每次事件的檢測只留下了非常微弱的記憶痕跡，因此無法連續(xù)地觀測到這種現(xiàn)象。相反，我們必須將多個事件綜合起來，以積累表明該現(xiàn)象存在的證據(jù)。
我們需要多少個事件?研究人員預(yù)測，我們需要記錄大約2000個獨立的黑洞合并事件，才能發(fā)現(xiàn)引力波留下的永久記憶。這樣的探測不會很快實現(xiàn)，但是下一代的引力波天文臺有望每天收集大約10個事件，或許在一年內(nèi)就能找到這樣的記憶證據(jù)。
如果廣義相對論的預(yù)測是正確的，那么這種永久的時空記憶就應(yīng)該存在。如果天文學(xué)家在幾年的尋找之后沒有發(fā)現(xiàn)任何東西，我們將不得不重新思考對引力的理解，看看是否遺漏了什么。(任天)
