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最难检测而又意义重大的波

查字典物理网 2012-12-29

根据广义相对论，当物体做加速运动时就会对原有的引力场产生干扰从而辐射出引力波，这就好像将一块石头扔到平静的水面上出现的波纹一样。因此，任何物体都在无时无刻地辐射引力波，它在宇宙中是无处不在的。例如，地球绕着太阳运行就一定会发出引力波。地球由此而丧失能量，因而渐渐地沿着螺旋线越来越向太阳靠拢。既然如此，我们为什么没有察觉到它的存在呢？

答案在于引力实际上是我们所知的最微弱的力。使原子保持为一个整体的电磁力要比引力强1000万亿亿亿亿（即1039）倍。我们之所以感受到引力，唯一的原因乃是地球极其巨大，组成地球的无数粒子的引力拉曳累加起来便相当可观了。但是，引力波是自然界中最微弱、最不易察觉的波，它不会产生我们通常能察觉到的任何效应。例如，地球绕太阳公转时辐射引力波而丧失的能量只有大约0．001瓦，因而在几十亿年中，它向太阳靠拢的距离简直微不足道。而假如500亿颗直径为1公里的小行星，以每秒10公里的速度撞向地球，所产生的引力波能量也仅能点亮一只灯泡。不过没有人能活着看到这个结果。

“室女座”的关键设备

上左图是“室女座”的探测器。它将发出引力波到达的信号。上中图和上右图是超级减震器的两个局部，减震器将使设备与外部干扰隔离开。

当然，更大规模的质量重新分布将会产生更强的引力波，例如一颗恒星坍缩成一个黑洞，或者两颗恒星相撞，有可能产生我们可以检测到的引力波。但即便如此，要直接检测到引力波在技术上也是极为困难的，可以说是对人类智慧的一大挑战。

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