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引力波的记忆,时空的永久弯曲,寻找引力波的另一途径

作者:admin发布时间:2020-10-12分类:传统文化浏览:11评论:0


导读:原标题:引力波的记忆,时空的永久弯曲,寻找引力波的另一途径“记忆”是生物特有的一种大脑运作结果,是生物在做某件事或者重复做某...
原标题:引力波的记忆,时空的永久弯曲,寻找引力波的另一途径

“记忆”是生物特有的一种大脑运作结果,是生物在做某件事或者重复做某件事时所形成的一种大脑行为,但是只有生物有记忆吗?

原来黑洞合并时产生的引力波也会留下记忆,引力波产生后,会从源头开始向外产生涟漪,经过星际空间,而引力波经过某些星际空间时,就会导致该时空被永久弯曲,而正是这样永久弯曲的时空,让引力波具有了留下“记忆”的行为,并且我们人类可以通过这种方式去寻找引力波。

引力波的记忆,时空的永久弯曲,寻找引力波的另一途径

引力波在宇宙中的晃动,是一些可能发生的宇宙重大灾难性事件在时空中形成的涟漪。我们借助地球上的激光干涉仪引力波天文台和“处女座”引力波探测器我们可以检测到引力波在地球上经过时最强烈的涟漪。但是引力波在经过时会留下记忆,时空的永久弯曲,我们现在也即将能够检测到这一点,从而使我们对引力的理解推向极限。

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重力波

尽管已有一百多年的历史了,但爱因斯坦广义相对论还是我们目前对重力作用方式的理解。在这种观点下,空间和时间被合并到一个统一的框架中,这被称为(“时间”不出意外)时空。这个时空不仅是固定的阶段,而且会随着物质和能量的存在而弯曲。

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时空的弯曲,扭曲会继续影响物质的运动情况。从相对论的角度来看,从光到飞速的子弹再到爆炸的宇宙飞船的,这些所有东西都希望沿直线传播,但是它们周围的时空发生了扭曲,迫使它们全部遵循弯曲的轨迹,就像我们开车时,本试图以直线的方式越过山路,但却因为峰谷的地形而不得不遵循该地形行驶。

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我们所谓的“ 引力 ”是所有时空变形的结果,而且在其中运动的物体也别无选择,只能跟随其周围的时空曲线来做相对运动和起伏,与其他任何柔性表面一样,时空不仅会弯曲而且它也会震动。

比如你站在蹦床上,则需要一个力将蹦床向下弯曲。如果有人试图在你附近的蹦床上行走,他们会感觉到你的“重力”并被迫走弯曲的路,但是距离你足够远,他们甚至不会注意到你的重力影响。但是,如果你开始在蹦床上跳来跳去,你会在跳动的整个过程中发出波浪和振动,随即他们的运动行为会受到你在蹦床上跳动所产生蹦床弯曲的影响。

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回忆过去

引力波以相同的方式作用,通过时空本身的脉动传递能量,这些涟漪几乎来自所有可能的运动,但是因为重力是自然界中相对较弱的力量(它是数十亿倍的自然界最弱的力量),而引力波却仍比它弱,因此只有最有活力的运动才能产生涟漪,并且被地球上的仪器探测到。

到目前为止,我们的引力波天文台和处女座已经发现了数十起灾难性事件,其中涉及大量黑洞和中子星的合并。这些事件产生的引力波在整个宇宙中荡漾,席卷地球。当它们这样做时,它们通常会略微移动(例如小于原子的宽度),甚至我们现在可能会因为数十亿光年之外的暴力事件在引力波的作用下被挤压和伸展。

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我们可能会认为事件一旦浪潮过去就结束了,就像破碎机在沙滩上撞向你并冲向海岸一样,但是引力是一件棘手的事情,引力波仍然更棘手。几乎任何类型的运动都会触发重力波的产生,从黑洞相互碰撞到挥手挥舞,包括引力波本身。

随着引力波在时空中的波动,它们成为新的引力波的来源,而引力波又成为新的引力波的来源,引力波又成为新的引力波的来源,如此反复。新一代的波浪都比上一代的弱,这种影响被科学家称为时空的“记忆”,即在引力波通过后留下的时空的永久变形。

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展望未来

由于由引力波产生的引力波是如此微弱,因此我们尚未找到这种时空“记忆”的任何证据,但它应该潜伏在激光干涉仪引力波天文台和“处女座”引力波探测器的数据中。

最近,一组天文学家研究了如何才能最终看到引力波“记忆”,由于每个单独的检测仅留下难以置信的弱记忆,因此我们将无法一一看到这种现象。相反,我们必须将多个事件加在一起以建立表示检测所需的证据。

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我们需要多少次活动?研究人员预测,在我们能够发现留下的永久记忆之前,我们需要记录大约2,000个黑洞合并。这种数量的探测不会很快发生,但是下一代重力波天文台有望每天收集大约10个事件,它们将在一年的观测中找到这种记忆。

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如果我们根据广义相对论所做的预测是正确的,那么就应该有永久的时空记忆。而且,如果经过几年的搜索我们仍然找不到任何东西,我们将不得不重新检查对重力的理解,看看是否忘记了一些东西。不过,既然能够发现引力波的又一个不确定秘密,对于我们的各项研究来说,具有很大的意义,相信未来的某一天,我们会破解有关引力波的一切秘密,也会刷新广义相对论中的一些基础物理条件。

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