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1、时空就像橡皮地毯自1916年爱因斯坦预言引力波存在以来，许多科学家就一直试图通过实验测出引力波，但都没有成功。现在，几个高精密探测装置即将投入运行，其中在意大利建造的“室女图”激光引力波干涉天线就是其中之一。引力波，这个长期困扰科学家的世纪悬案即将被揭开。在自然界的所有相互作用力中，引力是最早被人们知道的力。它的最基本性质所有物体都以相同的加速度落向地面在17世纪初就被伽利略所知。17世纪末，牛顿建立了著名的万有引力定律。最后，则由爱因斯坦引力场所与时空畸变联系起来，建立了广义相以论。爱因斯坦的理论预言，宇宙中不仅充满运动着的物质电磁场，同时也存在另一种运动着的物质引力场。就像运动的带电粒子会
2、产生在空间传播的变化的电磁场形成电磁波一样，运动的物体同样也能产生在空间传播的变化的引力场，形成引力波。引力波也是以光速传播的。目前，科学家已经可以肯定，广义相对论是正确的，因而引力波必定存在。长期以来，科学家一直在构思各种实验方法以探测引力波，并通过对射电脉冲双星PSR1913+16公转周期变化的研究间接证实了引力波的存在，但迄今直接测量引力波的实验沿未成功。长期以来，人们对空间的认识是建立在欧几里得几何之上的。在人们的传统观念中，空间就像一个由无数坚实的直线构成的网格，其中两点间的最短距离就是连接它们的直线。而时间与空间是无关的，就像河中的水一样流逝。但是，爱因斯坦打破了传统的时空观。按照
3、广义相对论的观点，时间与空间是紧密联系在一起的整体，时空结构是弹性的，并使地毯发生变形，称为时空畸变。时空畸变的大小与物体质量有关，质量越大变形越大。物质集中的地方是引力场“浓密”的地方，也是时空弯曲最大的地方，这种时空弯曲产生质量的吸引效应万有引力。由于时空弯曲，两点间的最短程线不再是直线，而是一条沿着引力场走向的曲线。与宇宙调谐一致室女座引力波干涉天线是呈L形的大型金属结构（下左图），位于距意大利比萨10公里处的卡希纳。两条垂直的管道（下中图）各长3公里，它们以中心建筑大楼为起点，其中包含的钢管直径不12米的（下右图，钢管的局部），内部为高真空状态。中心建筑物内设有激光器和各种镜子，它们将激光束一分为二，稳定并“净化”其频率，而探测器则用来分析两束激光汇合后强度的变化，从而记录引力波经过时产生的相应信号。曾经有150位物理学家，80名工程师，70名技术人员和工人为建造这个设施而工作。这一现象已通过观测来自遥远恒星的光线而得到证实：如果一个巨大的物体正好位于地球与恒星之间，那么来自恒星的光线就会受到时空弯曲的影响，它的传播路径就会被扭曲而偏离一定的角度。这种效应还会形成一种有趣的引力透镜现象，它使远处的恒星变得更亮，有时还会形成双像。如果这个物体是一个黑洞，那么光线就会被吸到引力阱中再也出不来了。 第 3 页 共 3 页