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比光更古老的信息载体,早期宇宙引力波,藏着创世的秘密

作者:资深科普君

导语

人类的眼睛只能看到可见光,但利用设备可以检测到宇宙背景噪音,或者常说的“微波背景辐射”。

其实这也是远古时期宇宙大爆炸后遗留下来的痕迹,而比这更古老更神秘的信息载体就是我们今天要说的“引力波”,这种波是来自于大质量天体在运动和碰撞时对周围时空结构产生的扰动。

在1974年时,赢得诺贝尔物理学奖的霍金和汉斯-鲍尔在研究和猜测后提出存在引力波,时至今日才真正被人们发现。

那么这种“信息”又蕴藏着怎样“创世”的秘密呢?

一、比光更古老的信息载体。

2002年11月,美国NASA宣布微波背景辐射测量实验的结果,对早期宇宙的微波背景辐射测量也为人类进一步了解宇宙大爆炸的一次重要突破。

那么这股辐射又是什么?

1955年,1965年以及1989年三次编号的测量,都是为了更好的研究宇宙的辐射,能够揭开更早期宇宙生命的面纱。

1955年,美国普林斯顿大学物理学教授Robert H 埃达尔(珀尔·马特尔厄帕特尔)发现了背景辐射的微波工作。

通过发热的尘埃粒子,他发现围绕太阳运行的尘埃云等物体都是发出微波,从而验证了背景辐射的微波工作。

1965年,由勃兰登和彭齐亚斯两位天体物理学家在工作中首次发现微波背景辐射,而这两位物理学家也因此一举拿下诺贝尔物理学奖。

1958年,美国天文学家艾伦·约翰·特奈德在该领域进行了一些研究后,被暗示着宇宙微波背景辐射的概念。

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1989年,美国科学家乔治·斯穆特、约翰·考夫曼以及史蒂夫·斯尔夫曼等三位科学家联合获得了诺贝尔物理学奖。

这是由于他们利用NASA的“库珀广义相对论卫星”(COBE)来研究次小角度探测器上的数据,便开始对其测量的微波背景辐射进行认真的研究。

通过他们的研究进一步验证了宇宙大爆炸的大爆发,探测的微波背景辐射就是宇宙中早期大爆炸所剩下的痕迹。

随后在2013年,欧洲空间局又利用“普朗克”卫星对微波背景辐射的精确测量。

这次的测量带领我们重新回到宇宙大爆炸发生的刹那,甚至是在宇宙大爆炸发生之前,这些微波背景辐射到底藏着什么秘密?

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微波背景辐射是指宇宙中存在的微波辐射,这种辐射源自于远离地球,甚至比银河系还要遥远的地方。

那些像距离我们地球九万光年外的人马座所在的位置,那都是微波背景辐射的来源,它代表了宇宙背景温度。

在大爆炸几百万年后,温度慢慢的升高,当温度高到3000摄氏度时,电子和原子也开始开始结合洛。

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这种电离世界变得电气化,太阳能产生的光被电子和原子进行创造,这样宇宙的状况变得逐渐变的透明。

在这种结合洛的物质中,光子开始在宇宙中进行自由的传播,甚至一直传播到今天,这些光子也成为宇宙中微波背景辐射的一部分。

二、早期宇宙引力波的存在。

引力波被认为是比这更古老的宇宙“信息”的载体,它的产生是由于大质量的天体在运动和碰撞的时候所带来的巨大的引力波,而这种波同样会对周围的时空结构产生巨大的扰动。

引力波产生的过程可以类比于波纹的产生,当我们将一块沉的石头扔到水中时,便会产生波纹,这些波纹以石头为中心,向着四周不断扩散。

当这些波浪到达岸边的时候,我们就能看到水上的波动效果,这种波动效果形成波。

就像此时此刻你我都在地球上,地球发生了一次大地震,于是这个动静便将这件事传播到了宇宙空间——这个物理过程就是引力波。

引力波一旦产生,就会以光速的速度向着四周不断扩散,这种波状的空间就是波源所传播产生的扰动,在不同的区域进行传播时速度都是相等的。

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在1916年霍金发现了引力波的存在,并且开出数学公式来证明存在引力波,但当时没有人相信这种辐射的存在。

直到1974年,霍金和汉斯-鲍尔在研究和推测基础上,首次提出存在引力波。

2009年,引力波被证明存在,并且被探测到,2016年,LIGO探测器发现并且终于契合当初的理论,拿到了诺贝尔物理学奖。

与光粒子不同的时,引力波粒子可以进入有色的物体,因此不论是在哪种情况下,引力波都会以不同的方式传播,所以这种波会有许多不同的“频率”,就像早期的电台一样,不同的频率会有不同的效果。

LIGO探测器所探测到的是由黑洞相撞所产生的引力波信号,但无法接收低频引力波信号,而低频引力波的频率会非常的低,甚至要达到数百万年一次的情况。

因此目前人类无法接收到这种引力波的信号,但是这种波却有着重要作用,甚至可以帮助人类寻找外星文明。

那么这种波的重要性又在哪?

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三、引力波的重要意义。

引力波是宇宙中最全新的探索性工具,就好像人们的眼睛只能看到“可见光”一样,我们的耳朵同样只能听到“声波”,而这种波正是人类对宇宙进行探索的新突破。

在2015年,在人类历史上首次探测到黑洞相撞时所产生的引力波,是由美国LIGO探测器发现的。

这次重大的突破也为人类进一步探索不可见的宇宙奠定了基础。

引力波的重大突破同样也蕴含着巨大的能量,这股能量在数十年前已经被科学家所描摸,但是由于无法验证,所以一直悬念万分,纠结很久。

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直到2015年千辛万苦的定位完成了黑洞的位置,计算机又反馈出来很多信息,最终获得信号的时候,已经不知道定位了多少次,最终确认了信号的来源,也为人类在探索引力波的方面打下重要的一笔。

在2017年6月1日,欧洲重力波探测器同样也探测到双特殊黑洞的碰撞,并且将这股波的信息传递到了地球上。

科学家利用数据对其进行化验,最终将这次的碰撞进行了验证,并且得出这是第三次对引力波的探测,为人类探索更多“不可见”元素打下了重要的一笔。

引力波的探测过程同样也是一部浩瀚宇宙的奥秘大全,这种波在地球上能够扩散到十分遥远的地方,即使在很远的地方,它也能“轻易的”穿过“大衣”进行传递。

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因此在探索和对引力波的研究中,大家同样也提出了在未来或者是在计算机或者是汇聚到一定数量的时候,用引力波和外星生物进行交流,这或许同样是人类探索宇宙的一条道路,能够帮助我们寻找更多的外星生物。

这种设想同样也为人类所感慨,如果能用引力波和外星生物进行交流,那么人类的探索定能提升一大步,甚至可以说能够探索到全新的世界。

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在今天,所有的理论都成为了科学的一部分,引力波也能够被利用为人类的探索带来新突破,对外星生命的掌控力提升,甚至能够找到大量的外星宝藏。

引力波的探测技术的发展,或许就是催生新的科技突破,它的出现或许就像当初爱迪生发明了电灯泡一样,一石激起千层浪。

在LIGO探测器发现引力波后,科学家们也想到了引力波通讯术,这种技术就是采用引力波和外星文明进行交流的技术,这种技术同样也将为人类在宇宙中的探索和通讯开辟新的可能性。

随着引力波探测技术的逐渐成熟,人类对引力波的研究将会向着新的里程碑迈进。

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在引力波的研究中,科学家们对宇宙、时空等基本规律会有更深层次的理解,这种理解将会对物理学和天文学领域起着推动的作用,也将极大的拓展人类对宇宙的认知边界。

随着时间的不断推移,人类也将会通过引力波的研究和应用探索到更多未知的宇宙奥秘。

结语

在探索引力波的时候,也应注意其对环境的影响,不仅如此它对地球的影响同样也是潜在的,所以在探索的过程中一定要有所控制,不能因为一时的成果就忽略其对人类和地球的影响。

引力波的探索不仅需要科学家们持续的努力,同样也需要全球的合作,只有这样才能为引力波技术与应用的进一步发展和普及带来更大的作用。