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發現重力波 專家:彷彿從放大鏡進步到顯微鏡時代

LIGO重力波探測器心臟部分雷射強反射鏡(清華大學提供)

LIGO重力波探測器心臟部分雷射強反射鏡(清華大學提供)

2016/02/12 19:54

〔記者陳炳宏/台北報導〕美國雷射干涉重力波天文台(LIGO)前天正式宣佈從雙黑洞互相環繞進而碰撞、融合成新黑洞的系統觀測到重力波的存在,但對一般民眾而言是否有感?中研院物理所副所長王子敬表示,重力波是100年前愛因斯坦的廣義相對論所預測的,對人類而言,猶如從用放大鏡進步到顯微鏡時代,以後不但能看到更多天文細節,應該還能發現更多從未想像過的科學應用。

王子敬強調,藉由此次發現,驗證愛因斯坦理論放諸13億光年外也皆準,而重力波不受干擾的穿透性,也是解決了過去觀察天文所用的從可見光、紅外線、電磁波等技術易受干擾、無法觀測黑洞的瓶頸,為天文學開啟另一扇窗。

王子敬指出,以這次實驗而言,不到1秒的重力波訊號,就能精確分析出2個黑洞融合前後的質量改變,並算出與地球的距離,大大提升了天文觀測的能力,過去黑洞是無法觀測的,未來透過重力波,甚至可能在地球上就可透過數十億光年外,比太陽還重上百倍的黑洞進行實驗觀測,這是以前科學家從沒想像過的實驗,也突破目前科學實驗的極限。

對於一般人總是認為物理新發現太空洞,與生活沒有關係,王子敬則指出,愛因斯坦的廣義相對論應用層面極廣,主要是跟重力相關,最明確有感的例子,就是現在市面上應用極廣的GPS,透過天上3顆衛星可以定位,就是廣義相對論的應用而現在影響人類生活甚鉅的網際網路,也是因為研究高能物理,需要傳送大量數據而研發出來的。

中研院物理研究員余海禮表示,重力波是塑造整個宇宙最基本的作用力,因此現在多了一項工具可進一步理解整個宇宙的精密結構,包括物質分布、作用與變化,包括整個銀河、太陽系結構,都是重力波形成,這是過去無法觀察到的,這次發現一定會得諾貝爾獎,其中在1970年代發起重力波實驗的基普‧索恩(Kip Thorne)最有希望得獎人之一。

基普‧索恩同時也是電影「星際效應」作者之一,片中描述的透過蟲洞進行跨空間旅行的情節,余海禮表示,這雖是廣義相對論的容許的結構內,但現實世界則尚無精準理論。

余海禮說,這次的重力波實驗裡的包括雷射反射鏡密度已經超越以往,雖然花了美國國家科學基金會2億7000多萬美金,但帶動機密工業發展,其產生的經濟效益是無法估計的。

台大物理系教授高涌泉表示,愛因斯坦理論從觀測觀點來看,至今屹立不搖,所以廣義相對論預測的重力波發現,是早就預料得到,包括重力波的性質都在預測中,但因為訊號實在太微弱,量測的距離比質子還要小上好幾個數量級,這是很困難的工程。

高涌泉也預測說,重力波十餘億光年外的遠距離觀測,將來會跟去年得諾貝爾獎的微中子一樣,衍生出「微中子天文學」與「重力波天文學」。

是LIGO觀測站(清華大學提供)

是LIGO觀測站(清華大學提供)

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