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  • 白话引力波

    ①“破五”是中国传统迎财神的日子。但2016年的这一天,不仅中国,全世界的物理学界都沸腾了,仿佛迎来了它们的“财神”——被预言已经百年的引力波,终于被探测到了。

    据媒体报道,一位物理学家如此形容自己的心情:“堂堂男子汉很少哭,当时心中忽然暖流涌动,但还是强忍住没哭。那是一种强烈的感动,感动到想哭的感觉。整个新闻发布会上,我一直强忍着。”而作为普通大众,我们在被各种社交媒体刷屏的同时,却很少有人知道,引力波到底是什么?为什么探测到它需要百年努力?它又能给世界带来什么?

       ③广义相对论论证的一个重点就是,引力的本质是时空几何在物质影响下的弯曲。电影《星际穿越》里,一个质量超级巨大的星球,周围的时空是会发生扭曲的,星球质量越大,时空扭曲就越厉害,光和时间概念都发生了改变。起伏、震颤、波浪……你可以用各种词汇形容你理解的时空扭曲。

       ④“等一等!时空弯曲是什么鬼?”相信大多数人听说之后都是这个反应。它的意思是,我们平时看到的空间貌似是平直的,但真实的情况中,却是像哈哈镜里一样扭曲的。这种扭曲是物质造成的,物质的质量越大,扭曲就越大。

       ⑤我们可以把宇宙想象成一个蹦床,如果没有任何扰动,它是平坦的。但有质量的物体出现时,比如一个鸡蛋,来游乐场的小孩子,或者是地球这样的庞然大物,它就会变得弯曲。可怜的是,这种弯曲,对于生活在蹦床上的微小生物——我说的就是人类这种生物——来说,一是由于我们跟着蹦床一起弯曲了,二是由于这种弯曲太微小,我们完全感觉不到。

       ⑥如果只是弯曲还好。但如果这个大质量物体发生变化——鸡蛋被吃了,小孩子蹦走了,或者地球爆炸了——蹦床就会开始震动,这种震动就是引力波。当然,跟着一起震动的我们也感觉不到它在震动。

       ⑦眼见为实。人类只相信真实探测到的。遗憾的是,引力波太“高冷”,人类百年来一

    直不能探测到它的存在。为什么?

       ⑧由于引力波产生的效应很小,如果不主动去除外界干扰,不可能从“背景波动”中分辨出引力波信号。地震波、火车噪声、观测设备本身的极微小活动等都会构成干扰。

       ⑨可是,技术是飞速发展的。随着探测仪器灵敏度大幅提高,一些刚升级的探测器也许能让物理学家一“睹”引力波的真面目,其中之一便是这次成功观测到引力波的“激光干涉引力波天文台”(或称LIGO)。LIGO本次观测到的引力波,是由两个黑洞合并产生的一个时间极短的引力波信号,经过13亿年的漫长旅行,于2015年9月14日抵达地球。

       ⑩能发现引力波,说明人类深空探测技术已经取得突飞猛进的发展,今后“倾听”宇宙之声,将越来越轻松。这是由于引力波与物质的相互作用非常弱,在传播途径中基本不会像电磁波那样容易发生衰减或散射,这意味着它们可以揭示一些宇宙角落深处的信息。例如宇宙诞生时形成的引力辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播,这为直接观测大爆炸提供了仅有的可能。我们或许可以通过引力波,去窥探宇宙最深处、最原始的奥秘了,甚至是看到宇宙的源头!

    【考点】说明文文本内容与结构,说明对象及特征,说明文的语言,说明文说明方法及其作用
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    难度:较难
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