书城教材教辅激发青少年物理兴趣的故事(启发青少年的科学故事集)
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第31章 引力波的最早检验

人们所熟知的万有引力的本质是什么?牛顿认为是一种即时超距作用,不需要传递的“信使”。爱因斯坦则认为是一种跟电磁波一样的波动,称为引力波。电荷被加速时会发出电磁辐射,同样,有质量的物体被加速时就发出引力辐射。这是广义相对论的一项重要预言。但引力波那么微弱,茫茫宇宙,到哪里去寻找它呢?

1959年美国马里兰大学教授韦伯发表了证实引力波存在的消息,这引起世界物理学界一阵狂热的激动。事情是:韦伯等人制造了6台引力波检波器,分别放在不同地点,进行长期的检波记载。结果发现在各台检波器上都记录到一种相同的、不规则的“扰动”,并证明它并不是由声学振动、地震、电磁干扰或宇宙线干扰等引起的。因此他们认为,“不能排除,这就是引力波”。之后许多国家的科学家采用各种方法企图证实宇宙深处的同样“来宾”,但终未得到肯定的结果。于是激动之余,便只能叹息罢了。

以后射电天文学的蓬勃发展给物理学家们开辟了新的探测途径。射电望远镜的探测本领比光学望远镜强得多。美国天体物理学家泰勒等人在六年前,靠着射电望远镜发现了一个双星体系——脉冲射电源(PSR1913+16)。按照广义相对论计算,双星相互绕转,发出引力辐射,它们的轨道周期就因此而变短,(PSR1913+16)的变化率为-26×10-12。而在前年,他们也是采用精密的射电仪器,由实验得到观察值为-(32±06)×10-12,与理论计算值在误差范围里正好符合。这可以说是引力波的第一个定量证据。

上述消息传开,引起世界物理学界更大的激动。科学家们信心倍增,为欢迎引力辐射这位宇宙“娇客”,将开展更为广泛的探索研究。因为对引力波的探测不仅可进一步验证广义相对论的正确性,而且将为人类展现出一幅全新的物质世界图景,茫茫宇宙,到处有物质,到处有引力辐射。约100年前对电磁波的验证,使人类从此进入电子时代,取得惊天动地的巨大成就;那末,让我们设想一下,要是有朝一日,引力波被完全确证,人类社会将会发生怎么样的深刻变化呢?