電磁波和引力波天文學的“互補原理”

類別:其他類型 作者:鄧如山 本章:電磁波和引力波天文學的“互補原理”

    發現“黑色幽靈”的黑洞已不算什重大的科學發現,文學家通過間接的觀測手段多次發現了它們的存在,同樣,發現“宇宙燈塔”的中子星也不算什特別的科學發現,文學家通過直接的觀測方式多次發現了它們的蹤跡。發現黑洞發射的引力波,在地麵和未來的太空的引力波探測器上直接觀測雙黑洞係的碰撞和合並事件產生的引力波則是一種震撼人心的重大發現,世界上僅有的三台激光幹涉儀引力波觀測台從015年到現在一共發現了四次雙黑洞激發的引力波信號,前三次是由lig實驗團隊發現的,第四次是由lig和virg的實驗團隊聯合發現的,lig實驗團隊的三位美籍創始人、或“合夥人”榮獲了今年的諾貝爾物理學獎,而歐洲virg實驗團隊的發起人、或主要的創立者由於“跟隨性發現”而失去了引力波類物理諾獎的機會。發現中子星產生的引力波,在地麵和未來的太空引力波文台直接觀測到雙中子星的碰撞和合並事件產生的引力波肯定是一次前所未有的特別發現。017年8月17日,兩台位於美國的lig探測器和一台位於歐洲的virg探測器幾乎同時接受到編號為g170817的引力波信號,這是兩個國際化的實驗團隊第五次發現的引力波,與前四次發現的引力波信號不同,聯合團隊第五次發現的引力波是由一次雙中子星的碰撞和合並事件激發的。017年10月日,諾貝爾獎委員會將今年的物理諾獎授予了三位物理學家,他們所在的lig團隊第一次發現了由雙黑洞合並事件觸發的引力波。根據自然哲學認識論的“等效原理”,第一次發現由雙中子星合並事件觸發的引力波同樣具有了榮獲諾貝爾獎的可能,引力波物理學諾獎的“幕布”正在徐徐地拉開。

    lig和virg的實驗團隊在雙黑洞碰撞與合並的事件中探測到了四次引力波,指出了引力波的波源位置,世界上的光學文團隊沒有在這些引力波的波源地發現光源的信號,黑洞物理學家的解釋是合並前和合並後的黑洞擁有強大的引力,任何跌入黑洞的光線和物質都不能逃脫黑洞的吸引,黑洞就像宇宙中的“超級吸塵器”。lig和virg的聯合實驗團隊在北京時間8月18日發現的雙中子星碰撞與合並的事件中第五次探測到了引力波,標定了引力波源的方位,世界上的光學文團隊“聞風而動”、“傾巢出動”,進行了一次文觀測史上空前的聯合觀測行動,包括中國和南非光學波段的文團隊在這個引力波的波源地發現了不同波段的光源信號,中子星物理學家的解釋是合並前和合並後的中子星既能夠發射類似於黑洞的引力波,也能夠發射黑洞所不能發射的光學信號,對於黑洞引力波而言,文學家像音樂家一樣,能夠“聆聽”引力波的聲音,而對於中子星引力波而言,文學家既像音樂家,又像美術家一樣,能夠“看見”引力波的畫麵。文學家“客串”了音樂家和美術家的角色,這是因為大自然既表現了音樂的節律,又展示了美術的圖畫,我們可以用藝術哲學欣賞論的“等效原理”來體驗文學家和藝術家,自然和藝術的共有屬性。

    在中子星引力波的信號g170817發生後的17秒,美國國家航空航局的費米太空衛星探測到一個編號為grb170817a的伽馬射線暴,lig與virg的實驗團隊比較了引力波和伽馬射線暴的信號,發現兩者的“相遇”不是一個巧合,而是指向了一個共同的中子星波源。在雙中子星引力波事件發現之後的數時、數、數周的時間,全球光學波段的望遠鏡和探測器開展了一次“史上最牛”的聯合觀測行動,集中展示了國際文學聯合會的觀測設備和技術,數千名各國的文學家在一場“突擊行動”中記載了海量的文數據,他們在今年的10月18日之後陸續發表、或將會發表數十篇論文,“第一篇論文”則是由lig與virg的聯合團隊在《物理學評論快訊》上發表的,論文的作者達到了創記錄的數千人。在距離地球1億光年的長蛇座星係ng499之中,兩顆質量分別為115和16倍太陽質量的中子星互相繞轉,在並合前的約100秒,它們相距400公,每秒鍾互相繞轉1圈,並向外輻射了引力波,兩顆中子星越轉越近,直至最終碰撞在一起,形成了質量為74個太陽質量的新體,損失的少量質量轉換為引力輻射,合並的瞬間產生了伽瑪線的“閃射”和其它其它波段的光信號,包括射線、紫外線、可見光、紅外線以及射電波。

    量子力學哥本哈根學派的領軍人波爾在198年提出了量子力學的基本原理——互補原理,並在之後的哲學研究中推廣了這一原理,如果將物理學概念的互補原理理解為“狹義互補原理”,那我們可以將哲學概念的互補原理理解為“廣義互補原理”,就像本作者將物理學概念的“等效原理”定義為“狹義等效原理”,而將哲學概念的“等效原理”定義為“廣義等效原理”一樣,本作者在宇宙哲學的學習和思考中發現和應用了這一原理。以波爾的“廣義互補原理”為指南,我們對中子星引力波的發現有幾點新的認識,其一:中子星引力波的發現是中外文學家合作共贏的產物。全球文學家在這場中子星引力波和電磁波觀測的“大會戰”、“大協作”中展示了人類科學探索的勇氣和智慧。在中子星引力波事件發生的二十四時之後,中國南極巡望遠鏡as合作團隊利用中國南極昆侖站的第台望遠鏡as-對g170817的波源展開了有效觀測,觀測活動持續到了8月8日,取得了大量引力波事件的光學信號數據。中國第一顆太空射線探測衛星——慧眼h望遠鏡進行了伴隨監測,為科學界理解中子星引力波產生的物理機製提供了重要數據,“慧眼”中國團隊的科學家在“第一篇論文”中簽署了他們的名字。全球最大的單口徑射電望遠鏡fas——中國“眼”沒有和“慧眼”協同行動,這是由於此次中子星引力波事件發生在南半球區,而“眼”位於北半球,實際上,“眼”在調試運行的階段已經發現了數十顆中子星的信號,其中的六顆中子星得到了國際同行的確認。我們隻有期待中國“眼”和“慧眼”在下一次的探測中發揮“一唱一和”和“地連線”的互補作用。

    其二:中子星引力波的發現成果為lig、virg實驗團隊和國際文團隊所共享。我們既不要低估lig和virg聯合團隊在第一次中子星引力波的發現中所扮演的關鍵角色,lig和virg團隊的三台引力波探測器在過去的三十多年中就像一個“擺設”,沒有探測到任何引力波的信號,經過最近幾年的技術升級,似乎“蘇醒”了過來,從015年開始獲得了連續性的發現,經過五次引力波事件的發現之後,後續的更多發現會進入一種“常態”。如果中國空間科學院發射的各種科學探測儀器,或者中國科學院建造的各種實驗設備暫時成為了“擺設”,網民們不要“驚慌失措”,不必“三道四”,浮躁的言辭是科學探索行動的大敵,何況中國的基礎科學和空間科學在過去的五到十年取得了難以置信的成果,觀測方式已經“深入隧道”和“站在雲端”了。中國科學家和社會大眾可以形成“互補原理”的互動。中國文學家沒有缺席中子星引力波發現的“盛宴”,在lig和virg聯合團隊在華盛頓特區舉辦事先“打招呼”的新聞發布會時,中國科學院、中國國家文台和南京紫金山文台也舉辦了成果發布會,美國航空航局、歐洲南方文台、英國科技設備委員會、法國國家科學研究中心等全球數十家科學機構都發布了各自的觀測結果。在“文台總動員”的行動中,全球數十台文望遠鏡對g170817的波源開展了後續觀測,世界主要的新聞媒體用“史無前例”的字眼來形容文學界的這場“狂歡”。


>>章節報錯<<

如果您喜歡,請把《2017》,方便以後閱讀2017電磁波和引力波天文學的“互補原理”後的更新連載!
如果你對2017電磁波和引力波天文學的“互補原理”並對2017章節有什建議或者評論,請後台發信息給管理員。