激光行业一周焦点：激光产业快速发展需要好的政策支持

2013-08-05 09:36

　　5、多国开发激光技术探测引力波或将改变世界

　　在“广义相对论”发表近百年之后的今天，这种神秘莫测的波终于有可能向我们一展真面目。过去一些年里，天文学家在美国、日本和德国设置了探测器，后来又在意大利距离比萨市12千米的地方设置了一个。这座法意合建的探测器名为“Virgo”，2004年正式启用。这项大工程耗资不菲。Virgo有一条长3千米的隧道，位于意大利比萨市的郊区，而隧道只是Virgo的“部件”之一。在日本国立天文台内，也有一条直角边长为300米的等腰直角三角形的隧道，一台名为“TAMA300”的激光干涉仪型的引力波检测装置也开始运转，这是世界上率先搜寻引力波的努力之一。

　　引力波也称重力波。早在1916年，爱因斯坦在提出“广义相对论”时就预言了引力波的存在。相对论认为时间和空间是不可分割的。我们不能再把三维空间与滴答作响的时钟分别对待，它们其实都是时空结构的组成部分。但广义相对论的一个推论还有待证实：如果一个物体突然运动，它应该以引力波的形式释放能量，就像铃铛摇动时会响一样。在理论上这适用于所有物体，包括人类。但只有宇宙中体积极大、密度极高的物体──如超新星、塌缩的黑洞和中子星──释放出的引力波才能被探测到：某个超新星短暂地爆发出像数十亿个恒星组成的星系一样明亮的光芒，随后其碎片纷纷射向宇宙深处。但它的影响远远不止这些。超新星会令时空结构发生震颤，并波及数百万光年以外的地方。这种现象被称为引力波，天文学家们都努力地想第一个证明它的存在，他们可能最终带领我们一路追溯到宇宙大爆炸的源头。

　　所有理论都需要证据支持，但寻找证据非常困难。人们还不能直接探测到引力波，因为它的破坏性能量在广阔无垠的宇宙空间中被大大“稀释”了。如果你能靠近一颗超新星，引力波就会把你和周围的一切撕成碎片。但等引力波到达地球时，它只能令时空产生最轻微的扰动。要观测到引力波从技术上来说难度是无以复加的，无异于测量银河的宽度并把结果的误差保持在3厘米之内。因此甚至爱因斯坦都认为引力波可能永远也探测不出来。

　　但引力波的确存在。

　　建设“Virgo”历时6年，费用约为5500万英镑。如果把世界上所有探测器的成本加起来，捕捉引力波的代价无疑是天文数字。

　　幸亏没有人认为这项工作会徒劳无功。强有力的证据显示，引力波不仅是爱因斯坦的假设。这种证据来自对中子星的观察。中子星是巨星爆炸的产物，它们由中子构成，通常全部物质都压缩在像一座城市那么大的空间里。有些中子星自转速度极快，间歇性地释放出无线电波，天文学家可以利用无线电望远镜识别这些电波。这种中子星被称为“脉冲星”。

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