央廣網(wǎng)北京10月4日消息(記者韓萌 朱敏)據(jù)中國之聲《新聞縱橫》報(bào)道,2017年諾貝爾的開獎(jiǎng)已經(jīng)在10月2號(hào)正式拉開帷幕,北京時(shí)間昨天下午,2017年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?wù)焦,瑞典皇家科學(xué)院宣布將該獎(jiǎng)授予三位科學(xué)家,他們分別是雷納·韋斯,巴里·巴里什和基普·索恩,用以表彰他們?cè)谝Σㄑ芯糠矫娴呢暙I(xiàn)。引力波到底是什么?諾貝爾獎(jiǎng)為何青睞于它?對(duì)它的探測(cè)究竟有何意義?
北京時(shí)間10月3日下午5點(diǎn)50分許,瑞典皇家科學(xué)院宣布,2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予三位在引力波領(lǐng)域做出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家,他們分別為麻省理工學(xué)院的雷納·韋斯、加州理工學(xué)院的基普·索恩和巴里·巴里什。
1991年,麻省理工學(xué)院與加州理工學(xué)院開始聯(lián)合建設(shè)“激光干涉引力波天文臺(tái)”,英文縮寫LIGO,以此來探測(cè)引力波。2016年2月11日,美國國家科學(xué)基金會(huì)宣布:人類首次直接探測(cè)到了引力波。當(dāng)時(shí)LIGO的執(zhí)行總監(jiān)如此激動(dòng)。
總監(jiān):女士們,先生們,我們已經(jīng)探測(cè)到了引力波。我們終于做到了。
雷納·韋斯發(fā)明的激光干涉引力波探測(cè)器是LIGO裝置的基礎(chǔ)。他首次分析了探測(cè)器的主要噪聲來源,并領(lǐng)導(dǎo)了LIGO儀器科學(xué)的研究,最終使LIGO達(dá)到了足夠的靈敏度,在人類歷史上第一次直接探測(cè)到了引力波。所以,雷納·韋斯獲得了此次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),并享有諾獎(jiǎng)一半的獎(jiǎng)金。而基普·索恩奠定了引力波探測(cè)的理論基礎(chǔ),并對(duì)LIGO儀器科學(xué)做出了重要貢獻(xiàn)。巴里·巴里什領(lǐng)導(dǎo)了LIGO建設(shè)及初期運(yùn)行,建立了LIGO國際科學(xué)合作,最終使引力波探測(cè)成為可能。這兩位科學(xué)家將共享此次諾獎(jiǎng)的另一半獎(jiǎng)金。
引力波的探測(cè)成功印證了物理學(xué)大師愛因斯坦100年前的預(yù)言,補(bǔ)上了愛因斯坦廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”。
早在1915年,愛因斯坦在廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)上提出了引力波的存在。到底什么是引力波,其實(shí)這個(gè)理論并不難理解:引力會(huì)使其周圍的時(shí)間和空間發(fā)生扭曲。假設(shè)我們把時(shí)間和空間想象成一張大橡膠模,在橡膠模上放一個(gè)鐵球,那么橡膠模就會(huì)被鐵球的質(zhì)量往下壓。如果放兩個(gè)鐵球,這兩個(gè)鐵球都會(huì)把橡膠模往下壓,最終兩個(gè)球會(huì)滾到一起。
在宇宙中的天體也像是鐵球,當(dāng)兩個(gè)天體圍繞同一重心旋轉(zhuǎn)時(shí),他們周圍的時(shí)間和空間就會(huì)像橡膠模一樣被往下壓,發(fā)生波動(dòng),這種時(shí)空的波動(dòng)以光速傳播出去,就是引力波。引力波是極其微弱的,但是卻可以在宇宙中不帶任何衰減地傳播下去,因此,引力波可以作為窺探宇宙深處的工具。
由于引力波與地球上物質(zhì)的作用非常微弱,提出引力波理論的愛因斯坦本人都認(rèn)為它無法探測(cè)。而今天,三位諾貝爾獎(jiǎng)得主通過激光干涉引力波天文臺(tái)LIGO(音:lāigo),完成了愛因斯坦尚未證實(shí)的事。
激光干涉引力波天文臺(tái)LIGO有一雙長達(dá)4公里的測(cè)量臂,呈L型排列。上世紀(jì)90年代,科學(xué)家將兩個(gè)LIGO放在美國兩處地方,1000多名科學(xué)家日夜守候,幾十年如一日,觀察LIGO的變化。終于在美國東部時(shí)間2015年9月14號(hào)5點(diǎn)51分,兩個(gè)LIGO相隔7毫秒發(fā)出同樣的撞擊聲。
您聽!這美妙的聲音如同時(shí)空散開的漣漪撥動(dòng)了LIGO的琴弦,發(fā)出對(duì)地球的問候。而它是來自外太空,由兩個(gè)黑洞不斷旋轉(zhuǎn)、靠近,最終相撞合并成一個(gè)黑洞之后產(chǎn)生,經(jīng)過13億年才來到地球,并且還會(huì)向更遠(yuǎn)處蕩開。
引力波首次被證實(shí),科學(xué)界炸開了鍋。美國宇航局高級(jí)科學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主約翰-馬瑟稱,這一發(fā)現(xiàn)意義重大。
約翰-馬瑟:這是特別重要的發(fā)現(xiàn),告訴了我們很多此前不知道的事情,也就是雙重黑洞是有可能存在的。這是我們之前所不知道的,我們之前知道中子星可能是雙重的,但是我們不確定恒星所演變成的黑洞是否可以形成一對(duì),并且最終合并在一起,釋放出如此巨大的引力波輻射。這對(duì)于天文學(xué)來說是巨大的發(fā)現(xiàn)。不僅僅是技術(shù)上的進(jìn)步,也不僅僅證明了愛因斯坦理論的正確,這是我們?cè)谔煳膶W(xué)上發(fā)現(xiàn)的新東西。
英國研究黑洞的著名科學(xué)家霍金表示,引力波提供了看待宇宙的嶄新方式,發(fā)現(xiàn)它們的能力,有可能使天文學(xué)起革命性的變化。美國激光干涉引力波天文臺(tái)執(zhí)行總監(jiān)則將這一發(fā)現(xiàn)與伽利略的望遠(yuǎn)鏡比肩。
總監(jiān):400年前,伽利略把望遠(yuǎn)鏡指向星空,開啟了現(xiàn)代天文觀測(cè)的時(shí)代,今天,我們所做的重要性可以與之比肩。
科學(xué)界認(rèn)為,這一評(píng)價(jià)沒有絲毫夸張之意。如果說伽利略的望遠(yuǎn)鏡給了我們一雙觀測(cè)宇宙的“眼睛”,那么引力波便是給了我們一對(duì)聆聽宇宙的“耳朵”。航天科工二院研究員楊宇光認(rèn)為,未來如果能將這樣的“耳朵”移到太空去,我們可以聽得更清楚。
楊宇光:因?yàn)槲覀冎,在太空中接近真空的這個(gè)環(huán)境下,所存在的擾動(dòng)要比地球上小很多,而且在太空中我們可以把探測(cè)儀器放在更遠(yuǎn)的距離上這樣的話呢,儀器本身的靈敏度在相同的情況下,我們可以獲得更準(zhǔn)確的探測(cè)結(jié)果。那么就可以獲得更多更有利的證據(jù)。
引力波向人類發(fā)出探索宇宙起源的邀請(qǐng),一扇新的大門開啟,揭開宇宙來龍去脈的神秘面紗將離我們?cè)絹碓浇?/p>
從前兩年的“上帝粒子”和“拓?fù)湎嘧儭,到今年的引力波。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)似乎如此的高冷和神秘。那諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)離我們的生活到底遠(yuǎn)不遠(yuǎn)?1908年,法國科學(xué)家李普曼因發(fā)明彩色照片的復(fù)制而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),我們得以拍照留下多彩的生活記憶;1956年,美國三位科學(xué)家因研究半導(dǎo)體和發(fā)明晶體管獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),讓我們有機(jī)會(huì)用上電腦和手機(jī)。
盡管生活中有很多和諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)成就相關(guān)的例子,但很多時(shí)候,獲獎(jiǎng)的物理學(xué)理論聽起來都有點(diǎn)高深莫測(cè),比如說“上帝粒子”和“拓?fù)湎嘧儭崩碚摗6业锚?jiǎng)最多的物理學(xué)研究領(lǐng)域就是粒子物理學(xué),該領(lǐng)域已有34人得獎(jiǎng)。而諾貝爾獎(jiǎng)設(shè)置的6個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)中,有3個(gè)自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)都是偏重基礎(chǔ)研究,所以很多人不禁疑問,這高大上的諾貝爾獎(jiǎng)離我們普通人的日常生活有多遠(yuǎn)?我們一起來了解一下。
關(guān)于這個(gè)問題首先就要給大家一個(gè)極為明確的否定答案。這看似高大上的諾貝爾獎(jiǎng)卻離咱們的日常生活非常之近。
比如,今天的我們已經(jīng)非常依賴各種電子計(jì)算機(jī),無論是臺(tái)式機(jī)、筆記本還是手機(jī)和平板。我們也把自己所處的時(shí)代稱作信息時(shí)代,特征就是電子計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,以及數(shù)字化信息的獲取、存儲(chǔ)和傳輸。而這些領(lǐng)域,都曾經(jīng)獲得過諾貝爾獎(jiǎng)的青睞。
如果你在手機(jī)上或者電腦上打開一篇文章,那么就離集成電路很近了。2000年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了杰克·基爾比,以表彰他在集成電路領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究。當(dāng)我們?cè)陔娔X上存儲(chǔ)信息時(shí),往往需要一塊硬盤。今天我們的硬盤之所以可以達(dá)到這么大的存儲(chǔ)容量,則要?dú)w功于德國和法國的兩位物理學(xué)家——他們?cè)?988年發(fā)現(xiàn)了巨磁阻效應(yīng),讓硬盤可以大幅提高存儲(chǔ)密度。這兩位物理學(xué)家,是2007年的物理學(xué)獎(jiǎng)得主。
而在信息傳輸中,也有諾貝爾獎(jiǎng)的身影。無論是無線還是有線網(wǎng)絡(luò),都要通過光纖連接到電信公司的機(jī)房、連接到另一個(gè)城市甚至另一個(gè)國家。華人科學(xué)家高錕是光纖理論的奠基人,并因此獲得了2009年的物理學(xué)獎(jiǎng)。
還有幫助人類更好繁衍后代的試管嬰兒技術(shù),檢查身體的CT和核磁共振技術(shù)等等其背后都有諾貝爾獎(jiǎng)的身影。我們今天的、未來的生活都依賴于一些極其重要的科學(xué)研究與發(fā)現(xiàn)。這正是諾貝爾獎(jiǎng)的初衷:表彰那些對(duì)人類作出重要貢獻(xiàn)的研究者。