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最後1個預言已經實現,我們可以召喚愛因斯坦了

為什麼說愛因斯坦是科學界的「神預言家」?

一個原因是因為愛因斯坦的廣義相對論中別的幾條預言都被驗證了。直到2016年,美國的LIGO(laser interferometer gravitational wave observatory,即激光干涉引力波天文台)團隊最終正式驗證了愛因斯坦相對論中的最後一個預言——引力波的存在。這為愛因斯坦的廣義相對論中的所有預言得以實現畫上了一個句號。

但是這並不代表探索的終結。

1.科學家為什麼千方百計地驗證引力波的存在?

從1915年愛因斯坦根據廣義相對論推導得出引力波到2016年人類正式確認引力波的存在,已經過了整整一百年。那麼為什麼科學家們在這麼長的時間裡還是不放棄對引力波的追尋呢?

一個原因是因為愛因斯坦的廣義相對論中別的幾條預言都被驗證了。

我們先回顧一下,愛因斯坦已經被驗證的「神預言」:

1.揭示了物質質量與能量的關係,即E=mc2.

2.加速度與引力場等價。

3.宇宙中可能存在引力場為0的地方,被稱為蟲洞

4.宇宙中可能存在引力無限大的地方,被稱為奇點

5.強引力場或加速度使時間變慢

6.波長變長、頻率降低,用於天體移動及規律的預測

↑最後一個就是去年正式被探測到的引力波

鑒於之前愛因斯坦預言的實現,那麼科學家們自然會對最後一個預言堅持不懈地探索。

引力波對於人類未來的作用可能就是科學家們樂此不疲地探索引力波的另外一個原因了。但是,在說這個引力波對於人類的意義之前呢,我們還是先要來了解一下,引力波是個什麼玩意兒。

2.引力波到底是個什麼玩意兒?

引力波是指通過波的形式從輻射源向外傳播的時空彎曲中的漣漪。而這種波以引力輻射的形式傳輸能量。

形象一點來說,引力波猶如一位精通輕功的武林高手,來去無蹤影。它隨身攜帶巨大的能量,行動的時候卻可以做到悄無聲息,這給人類探測帶來的很多困難。那可能我們先又有疑惑了:我們到底是從哪裡探測到引力波的?換句話說,引力波會在什麼情況下出現?

3.引力波不是從石頭裡蹦出來的

引力波不是憑空而來的,我們要知道哪些地方或者在什麼樣的環境下可以產生引力波才可以去捕捉它,並在未來世界好好利用。

在非常遙遠的太空中,兩個巨大的黑洞互相環繞,突然合併成一個更大的黑洞。在這個過程中就產生了引力波。同時,黑洞間的碰撞和超新星爆炸都可以產生引力波。

而探測到引力波的美國LIGO團隊的科學家們,使用更加靈敏、精度更高的測量儀器,由兩個臂長4公里的部分組成,通過激光來感受到空間的長度,就可以探測到非常微小的變化。他們還把這個波型通過計算機合成變成了一段人的耳朵可以聽到的音樂,大概短於0.1秒,但非常美妙。

4.引力波到底可以為人類帶來什麼?

《三體》的作者劉慈欣就想象:如果有一種引力波,是否就可以通過它實現通訊?這是一個什麼原理呢?

首先,我們知道日常生活和電磁波關係密切。平時用的手機、電視機等諸如此類的發明都與電磁波有關。但是由於電磁波不能穿透物質,即便只是碰到一點點比較厚的東西,比如濃重一些的霧、水汽,都會對電磁波形成障礙。所以只要是我們通過電磁波的通訊,往往要藉助於衛星。

舉個例子:我們如果和美國那邊通訊,通過電磁波是無法直接通訊的。

相反地,因為引力波儘管極其微弱,但它不會被物質吸收,也不會受到物質的阻礙。也就是說,引力這個東西因為很弱,所以不太容易被物質所阻擋。那它就是很好的通訊介質。

所以這裡的對引力波未來作用的猜想或許是:一旦實現通過引力波來完成通訊,我們不僅可以在宇宙任何一個角落進行通訊,我們還可以適當地減少太空中的通訊衛星數量,減少太空垃圾。

既然有可能實現無障礙空間通訊,那我們是不是可以依靠它來幫我們連接別的星球的未知文明呢?

5.引力波或許可以幫我們找到新的星際文明

因為引力波穿透性強的特點,我們尋找到外星物種的機率也大大增加。也因為這個特點,我們與外星文明無障礙通訊的機會也會越來越多。引力波可以讓我們在太空中進行通訊。

《三體》中有一段挺有意思的故事,它講到人類和三體人的對抗,主人公羅輯發現可以通過太陽放大電磁波來建立人類與其他更高級智慧文明之間的對話,以及標出人類的敵人三體人的位置,這樣就可以摧毀三體人。但是三體人自己也發現了引力波,而且他們還人工製造出了引力波。那麼這裡又有一個新的問題了:人類有沒有可能製造出引力波?

6.我們有沒有可能人工製造出引力波天線?

答案是不確定的。我們不知道未來會發展成什麼樣子。就好像1888年赫茲發現了電磁波之後,他沒有料到未來會出現無線電報,沒有料到會出現廣播,更沒有料到會出現電視,當然,他更無法預言喬布斯發明了Iphone。

從現在的技術角度來說,人工製造出引力波的難度非常大。儘管我們真的發現了引力波的存在,但是我們依然很難預計引力波在未來將會有多麼巨大的應用。或許大概在兩個世紀之後,引力波的發現將會在人類的生活中實現巨大的應用。

多少年前,誰都沒有想到人力交通會被機械交通代替;多少年前,誰都沒有想到火光會被電光代替;又是多少年前,誰都沒有想到人聲傳話會被現代的無線電話代替。如果未來人類可以駕馭引力波,駕馭宇宙中的能量,那人類文明就會從立體交通時代正式進入大航天時代。七個預言中的最後一個預言實現,我們可以召喚愛因斯坦了。



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