引力波ppt

我们大概不会在真正的引力波里找到现成的 终极理论。但是它所包含的信息，依然是创 世的瞬间、黑洞的碰撞以及所有其他伟大的 宇宙事件，甚至蕴含着引力的本质。而就像 所有的信息一样，它不会永远存在下去。强 大如LIGO的探测器，也只能探测到临近的 中子星和黑洞碰撞产生的引力波蛛丝马迹； 真正的宇宙历史性事件还在逐渐远去，引力 波还在逐渐衰弱，宇宙还在逐渐膨胀，检测 并理解它的难度只会越来越大。

在这个意义上，我们也许将是最初和最后的人。 宇宙并不在乎其间发生了什么，它自会按照自 己的规律运行；而我们诞生在了一个幸运的时 刻，或许能在不久的将来目睹终极理论的诞生， 甚至可能将是唯一亲自见证这一瞬间的文明。 宇宙最不可理解的事情在于它竟然是可以理解 的，而倘若我们真的理解了它，那将何其有幸！ 朝闻道，夕死可矣；我们都将死去，但哪怕我 们所创造的一切都将化为灰烬，我们依然能知 道宇宙初生的那个黎明，和宇宙最终灭亡的那 个夜晚。我们将凭知识超越时空——而今天， 我们将在这条道路上迈出小小的又一步。
20世纪90年代，麻省理工学院的莱纳· 魏斯 （Rainer Weiss）想到了一个绝妙的点子： 用激光的干涉来测量引力波。 简单来说，一束激光在经过一个半透镜后朝 向两个互相垂直的方向前进，各自撞上一面 反射镜，反射回来重新汇聚。理论上，只要 反射镜与半透镜的距离精确一致，汇聚后的 激光能够由于干涉而相互抵消。而一旦引力 波经过，激光走过的距离被改变，干涉现象 也会因此发生变化，从而被观测到。

但是，这里仍然有两个问题。

从在附近疾驰而过的汽车到极其微弱的地 震活动，从仪器的轻微起伏到人为的信号 改动，多得要命的各色因素都可以成为影 响引力波测量的噪音。这就好比要在极端 嘈杂的聚餐现在分辨出用牙签在杯子上敲 出的莫尔斯密码一样艰难——这也是为什 么要在相隔甚远的两地各设置一台LIGO， 两边同时观测到一致的数据，才更能说明 问题。


正常情况下，LIGO发出的激光相互抵消， 探测器将接收不到光信号；但如果引力波 经过，情况就有所区别了：

无论时空如何变化，光速是不变的。如果 激光跑过的路程被引力波拉长或者压短， 激光通过该边的时长就会发生变化，从而 影响探测器的结果。理论上，测量到了这 些变化，科学家们就相当于测量到了引力 波。
引力波
杰克和露丝之所以会互相吸引，除了因为 爱，还因为质量。在爱因斯坦的描述中， 有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲， 物体的质量越大，时空就扭曲得越厉害。 如果你将时空看成一张大橡胶膜，然后往 上面放一个露丝，那么她的质量就会把橡 胶膜往下压，在旁近放一个杰克，你可以 看到这个景象：

可以看到，露丝球和杰克球分别造成的时 空弯曲，让他们俩逐渐滚向了对方并最终 亲密接触（哪里不对）。当然了，被另一 半问到“你为什么被我吸引”时，如果你 回答“因为你重”，后果自负。 太阳和地球的关系也是一样道理，只不过 太阳的比地球质量大得多，造成的时空扭 曲也更大，所以看上去，地球在绕着太阳 旋转——按照广义相对论的思路，“引力” 只是时空扭曲必然带来的现象。


尽管这种让全人类空欢喜的事情简直是欺骗感情消耗 资源浪费时间，但这都是为了最大限度地保持小心谨 慎。一旦LIGO宣布引力波的探测结果，将没有任何办 法检验这一论断。所以，LIGO科学合作组织必须采取 一切手段来确认结果的真实性。至今的所有失望，都 是为了在真正抓住引力波的那一天能够足够自信。 那么，除却各方面的干扰，LIGO探测到真正的引力波 的机会有多大？由于LIGO的设置所满足的测量要求仅 能用于测量邻近星系里中子星或黑洞并合产生的引力 波，它每年能遇见的引力波事件大概在1/10000件到1 件之间。也就是说，在想方设法排除假信号之后，研 究者还需要足够好的运气才能等到引力波的降临。
以上文字图片均来源于果壳网微信公众号 的一篇文章—— 科学家直接探测到引力波了：今晚的“大 新闻”到底说了个啥 本人只是做了一些排版和删减 最后谢谢大家！！！

科普一下真空衰变

量子跃迁 即处于高能级上的量子向低能级的跃 迁过程. 科尔曼和德卢西亚用数学方法对真空衰变进行 了模拟,以找到这种现象出现的方式.他们发现, 衰变开始出现时的空间位置是随机的,它表现为 一个“真”真空小泡,四周被不稳定的“伪”真 空所包围.这个小泡一旦成核,就很快的膨胀,膨 胀速度迅速趋进光速.越来越大的伪真空区域被 它所吞灭,同时转变成真真空.在第三章中我曾讨 论过,这两种状态的能量差也许会达到非常大的 程度,它集中在泡壁上,并扫过整个宇宙,同时也 把它在前进道路上所遇到的一切事物统统毁灭 掉.
尽管引力波看起来没什么用，但它却有着 令人惊叹的能力和性质——他能以光速 传播时空扰动。 如果一串引力波迎面通过你，那么变高变 瘦对于你而言将不再是梦想。当然，变矮 变胖也一样。在引力波的作用下，你会不 断发生拉伸和压缩，你会先变高变瘦，再 变矮变胖，再变高变瘦，再变矮变胖……


当然，真实的变形幅度并没有那么大（幸 亏如此）。即便是致密双星并合时产生的 引力波，除非你就站在引力波波源附近， 否则引力波只会把你的身高改变一丁点— —大约是一个氢原子的100亿分之一。

如果终极理论必将导致毁灭，那么排险者 是如何得到它的呢？在小说中，答案就是 引力波。上一个宇宙寻找终极理论的努力 引发了真空衰变，但是在最后关头，他们 将获取到的知识编码在引力波之中，发射 了出去。排险者是我们宇宙中的第一个文 明，也是唯一一个在引力波衰减到不可读 之前破译了它的文明。 而现实中，站在排险者位置上的，也许其 实是我们人类。
刘慈欣的小说《朝闻道》中，掌握宇宙终极 理论的外星文明“排险者”造访了地球。在 那个世界里，寻找终极理论所必须的能量， 将导致我们所在的宇宙毁灭；而为了多重宇 宙的安全，他们又不能直接把终极理论的细 节告诉人类。但是一位地球物理学家提出， 可以绕过这个所谓的知识密封准则： 你把宇宙的终极奥秘告诉我，然后毁灭我。 事就这样成了。他们用自己的生命，换取了 短暂而永恒的领悟。


除了这种扭曲时空的能力，引力波还有一个特别令人 着迷的特点：高冷 假设有一列引力波以平面波形式传播，那么它能在真 空的宇宙空间中不带任何衰减地永远传递下去。只有 碰到物质，比如半路迎来了一个你，它才可能会和你 发生相互作用，而你能吸收一部分引力波携带的能量。 然而，这样的相互作用实在是少得可怜。即便你能在 宇宙中堆满番茄酱，想要吸收掉1%的引力波能量，你 的番茄酱墙需要大概 400万亿光年那么厚——可观测 宇宙的尺度是1000亿光年左右，因此你需要4000个满 是番茄酱的宇宙才能削弱引力波1%的能量。顺便提一 下，这个过程需要花上400万亿年，而从现今的模型 推测，我们的宇宙年龄在138亿年左右。

想象一下在过去的所有时光，你对世界的 理解都来源于道听途说，直到有一天，你 能睁开双眼阅读关于宇宙的故事。对人类 而言，获得探测引力波的能力，就相当于 睁开了这样一双眼睛。
但是引力波的测量实在是太难了

爱因斯坦预言引力波存在已经是100年前 的事了，但直到现在，科学家们搜集到的 引力波存在的证据依然只是间接的。毕竟， 直接探测引力波太难了——将刚刚用身高 打的比方换成技术要求，这意味着引力波 探测器要能够检测到约10^-21量级的长 度变化。


也正因如此，引力波可以被用作窥探宇宙深处 的工具。正如露丝的裙裾甩出的香水味可以透 露她不属于三等舱，引力波也携带着关于波源 的信息。如果人类能够截获这些信息，我们将 能够利用全新的手段来研究黑洞、中子星等各 种天体，弄清发生在宇宙彼端的故事。 更重要的是，由于有几乎不衰减的特性，它能 帮我们洞悉整个宇宙的源头——不是某段爱情， 某种生物，某颗行星或者某个星系的起源，而 是整个宇宙的起源。引力波的存在一经证实， 我们将以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。 而一旦寻找到合适的引力波，人们将能够为大 爆炸理论和宇宙膨胀理论找到有利的证据。

这个点子后来受到了加州理工的著名引力 学家基普· 索恩（Kip S. Thorne）的关注 （对，这老人家就是《星际穿越》的科学 顾问兼制片人）。他发现在魏斯的方法上 加些合理的改进，可能行得通。 于是，加州理工和麻省理工开展合作，主 导了两个激光干涉引力波观测台（LIGO） 的建设。LIGO呈现巨大的L形，每一边都 有4千米长。



只是这样还不够。在LIGO和意大利的VIRGO引 力波探测器进行联合观测前，一个3人的秘密小 组成立，专门负责“搞破坏”：他们有可能会 在观测数据中人为地注入信号。 由于，所有其他成员都对这一过程一无所知， 这种被称为“盲注”的手段能有效防止LIGO摆 乌龙。2010年9月16日，LIGO和VIRGO同时探 测到一个信号，方向大概来自大犬座。这个代 号为“大犬事件”的消息立即让LIG展开，论文有待发表，新闻稿箭在弦上。 然后，盲注3人组出来宣布对此信号负责：大犬 事件的数据，是他们人为放出的假信号。


那么，当有质量的杰克和有质量的露丝加 速跳起转圈舞的时候，他们周围的时空会 发生什么？

起伏，震颤，波浪……你可以用各种各样 的词形容你在上图看到的“时空扰动”。 这种变化以波的形式向外传播，用听起来 很厉害的说法讲，就是“引力波”，换文 艺点的说法讲，就是“时空的涟漪”。

质量巨大的系统，比如两个黑洞或两颗中 子星快速相互绕转，它们产生的涟漪可就 厉害了——像这种致密双星并合过程， 所释放的能量，远超太阳一生释放的能 量总和。而这么大的能量，通常会集中 在最后一秒内爆发——那一刻，整个宇宙 中所有别的天体释放功率的总和都及不上 它
运气？对科学家来说，那种东西可没技术 靠得住。在停止运行、升级许多新技术以 后，更新的高新激光干涉引力波天文台 （aLIGO）去年正式投入运行。跟LIGO 相比，aLIGO变得更加灵敏。在重新运行 几个月后，LIGO科学合作组织有了新的 消息—— 我们检测到了引力波。我们做到了！！