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既然我们已经思考过LIGO(激光干涉引力波观测站)对引力波的探测,下面是我对引力波的几个有趣评论。

引力波不必有用

每当有一个新的科学发现,媒体上总会出现一个相同的问题——“你可以用它(引力波)来做什么? 你能构建一个反重力机器吗? 你能用这个来建立一个皮带传动器吗?这些都是绝妙的想法,但他们没有抓住问题的关键。我们研究引力波不是为了制造东西。我们研究引力波是因为我们想了解引力波。

 

 

第 1 段(可获 2 积分)

我认为理查德·费曼(Richard Feynman)说得最好:

“物理就像性:当然,它可能会带来一些实用性成果,但那并不是我们要研究它的原因。”

无论如何,我们无法从某项发现中预测到未来的新技术。以激光为例,人们于1960年发明了激光,当时许多人认为它没有实际用处。当然,他们错了。现在,激光无处不在。

LIGO检测并不能证明引力波的存在

首先是“证明”的问题。科学从来不证明事物的真假—它做不到这一点。相反,科学在于建立模型。 如果这些模型与实际数据吻合,那太好了。但是,这并不能证明模型是正确的。然而,如果你发现数据同你的模型不吻合,那么这可以证明模型是错误的。所以,“证明” 不属于科学领域的词汇。(词汇表包含了:假设,理论,科学定律)。

第 2 段(可获 2 积分)

好吧, LIGO并没有证明引力波的存在。但这是第一个为支持引力波模型而收集证据的项目。这解决问题了吗?没有。还有一个问题。让我们回到1993年。当时,Russell A. Hulse 和 Joseph H. Taylor获得了诺贝尔物理学奖, 因为他们发现了一个具有变化轨道周期的二元脉冲星。根据爱因斯坦的广义相对论,这些脉冲星会通过Hulse 和 Taylor 探测到的方式来辐射引力波并缩短他们的轨道周期。因此,他们是首批提供引力波存在证据的人。

第 3 段(可获 2 积分)

但是,请等等。实际上LIGO没有探测引力波,而只是在收集证据?嗯,你可以这样说——但我想,这跟你关于如何定义“直接测量”有关。实际上,没有人能看见重力波。LIGO观察镜子的运动,从而推断出引力波的概念。别理解错了,这仍然是一个大问题。

 

如果没有Advanced LIGO,LIGO可能探测不到这个信号

Advanced LIGO(先进激光干涉引力波天文台)提高了探测器的灵敏度。由于引力波信号的强度随距离的增加而减弱,灵敏度更高的探测器会让你“看到”更遥远的宇宙。

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    https://labcit.ligo.caltech.edu/~ll_news/s5_news/s5article.htm

    如果没有Advanced LIGO,只有离地球更近的引力波事件(例如中子星碰撞)才能被人们探测到。如果引力波事件很罕见,那人们可能需要等待很长时间。然而,通过增加观测距离,LIGO检测到未来引力波事件的机会大了很多。

     

    美国国家科学基金会斥巨资支援LIGO

    从上世纪70年代开始,美国国家科学基金会NSF一直在资助引力波的探索。从那时起,该基金会已经投资了大约11亿美元。这是有史以来最大手笔的投资。我知道,人人都想看到科学投资的即时回报,但它的工作方式不是这样的。在很长一段时期内,科学可能看似进展甚微(其实还是有实质进展的)。 这个项目值十亿美元吗?那当然。只要想想美国2015年的军费开支是6000亿美元,那LIGO看起来似乎不那么贵。

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    或将在太空中部署一台引力波探测器

    是的。在太空中,探测器不会受到那么多恼人的地面噪音干扰。而且,在太空意味着处于真空。因为你需要把镜子放在不同的位置,所以太空引力波观测站也会相当庞大。当然,建造太空天文台还存在技术难题,但这并不意味着我们没有在尝试。

    这恰恰是eLISA项目的目标。事实上,该项目已发射了两台LISA探路者检验质块( LISA Pathfinder)。该特殊任务将测试出两个质块的相对位置可以保持得多精确,而这是建立太空引力波观测站的必经之路。

    第 6 段(可获 2 积分)

    你可以用射电望远镜来测量低频引力波。

    脉冲星就像是宇宙的时钟。脉冲星的时间,可以用射电望远镜(使用无线电波而非可见光)进行测量。这怎么可以用作引力波探测器呢?基本思路是观测脉冲星在不同位置发射的信号。当低频引力波穿过脉冲星时,它们自身的计时时钟会发生改变。利用时间变化和脉冲星位置,你基本上就有了超大版本的太空LIGO(真正的巨无霸)。这个想法被称作脉冲星计时阵列——这是真的。

    LIGO或许很高兴他们能够在射电望远镜专家之前探测到引力波。

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