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人類首次證實重力波—愛因斯坦或另有其寓意

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【新三才首發】很久以前,兩個極大質量的黑洞(巨大恆星死亡塌縮之後所形成的超強重力場)互相緩慢吸引靠近,並在大約13億年前,兩個黑洞靠近到夠近的距離後,開始以光速一半左右的速度互相旋繞,最終合而為一。當時這場黑洞碰撞扭曲了時空,送出了被稱為重力波的現象。5個月前,這個重力波通過了地球,並且被物理學家們首次捕捉觀測到,也為人類的宇宙觀開啟了新局。然而,除了讚嘆愛因斯坦百年前就預言了重力波存在的先知先覺之外,是否還有其他地方也值得我們深思呢?

美國路易斯安那州和華盛頓州的雷射干涉重力波天文臺(LIGO)執行主任瑞玆(David Reitze)教授在2月11日於華府舉行的記者會上正式宣布「我們成功(證實重力波)了!」。這個發現背後有超過1,000名物理學家的投入與貢獻,是現代物理學中最重大的突破,更證實了愛因斯坦於100年前提出的廣義相對論,以及證明了黑洞的存在,對未來人類要理解宇宙邁出一大步。

愛因斯坦是在1915年提出廣義相對論,並在1916年提出重力波的理論,但百年來,卻沒有科學家可以直接觀測來證實重力波的存在。這次LIGO的研究人員所發現的重力波,對地球的影響只有十萬分之一奈米大小,大約只一個原子核的尺寸。還好得力於LIGO剛在5年內投資2億多美元升級的研究設備,將量測精密度一口氣拉升到質子萬分之一大小的尺寸,才得以成功量測到此一重力波的現象。

於是在2015年9月14日標準時間上午9點50分,LIGO成功量測到一個異常的波動,並且在路易斯安那州和華盛頓州兩處的設備中都量測到相同的波動,其間差距時間大約0.007秒,也與波動在光速傳播下穿越兩地3,000公里左右的距離一致。然而研究人員不敢大意,在經過嚴謹與多方的檢視之後,才正式判定這個波動就是科學家們夢寐以求的聖杯—重力波。

透過運算之後,科學家們得知這兩個黑洞在合併前的質量分別是太陽的29倍與36倍,並且之間的距離只有210公里左右,能在如此短的距離內有如此大的質量存在,目前已知的物質中,就只有黑洞符合這樣的特徵。德國馬克斯普朗克重力物理研究所物理學家艾倫(Bruce Allen)表示:「該發現為第一次不需透過觀測遠方熱氣體或星際漩渦來證實黑洞的存在。以往人們還可辯論黑洞是否存在,現在已經不辯自明了。」

「這是到目前為止,人類所偵測到僅次於宇宙大爆炸(The Big Bang)的強力爆炸。」美國理論物理學家索恩(Kip Thorne)表示。而當初想出LIGO點子的麻省理工物理學家偉斯(Rainer Weiss)對於兩個黑洞碰撞被觀測到之後,訊號的推論與愛因斯坦理論完全一致時,「這對我來說,就是一個奇蹟。」他是在1972年提出建置LIGO來量測重力波的想法。臉書創辦人祖克伯也在其個人臉書上大力推崇此一發現,並說愛因斯坦將會以大家為榮。

雖然這次的發現可號稱為現代物理學中最重大的突破,但其實這也只是證明了愛因斯坦百年前的理論,然而另世人如此崇景的愛因斯坦,不只是在物理理論上有無人可及的成就,其在宗教觀點上也有諸多精彩的論述值得人們品味。例如他講過:「我們物理學家所努力的僅僅是跟隨祂畫祂的線。」以及「我想要知道神如何創造這世界。對於發現這個或那個現像,對於研究這個或那個元素的光譜,我絲毫不感興趣。我想要知道祂的思維,其它的只是細節。」

愛因斯坦還曾說道:「有一個無限的高級智慧通過我們脆弱無力的思維可以感受的細節來顯示他自己,對此謙卑的讚美構成了我的宗教信仰。」因此,對這如同奇蹟般的宇宙現象在此時被人類所發現,其中所要傳遞給人們的訊息,除了證明愛因斯坦在廣義相對論理論上的正確,不也是另一個機會,讓人們再次體會與省思一下愛因斯坦一生中在物理理論之外,想傳達給人們的這些其他訊息呢!

(責任編輯:姜啟明)
(文章來源:新三才首發)

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