中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

边长达300万公里的引力波天台已经开始建造!

中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙


预计在2025年前,中国天琴计划将开始实施,并在2025到2030年间完成建设。一旦建成,天琴将成为世界上第一个太空引力波天文台。

引力波的事情之所以再次成为世界关注的热点,是因为宇宙中越来越多的“细丝结构”引起了人类的注意,请你先记住一个宇宙星座——“天琴座”!


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙


天琴,它不但是宇宙中比较重要的一个星团位置,也是中国探测引力波的天台所引用的名字,意义不言而喻。

最近,人类探索到了天琴星云的方向出现了一个神秘未知的宇宙现象——“细丝结构”!

这也是国外的天空探索机构正在密切关注的除“天宫空间站”之外的另一个中国太空探索项目。

我先介绍一下中国天琴计划

1.启动背景:

中国科学家团队针对引力波研究,计划用20年时间,完成总投资约为150亿元的“天琴计划”。

中山大学珠海校区正在建设引力波研究所需的地面基础设施,已经启动山洞超静实验室和激光测距地面台站基础设施建设。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

2.重要特征:

与美国的LIGO(激光干涉引力波天文台)相比,天琴计划引力波探测会有光学辅助手段,此外,与LIGO探测到的短时间的爆发型引力波不同,天琴探测的低频段的连续型引力波,可以持续验证。

“天琴计划”不仅仅是基础研究,‘天琴计划’发展起来的关键技术可用于很多领域,如精确测量地球重力场,使人类更加深刻地了解地球、水资源和矿产资源的分布和变化。又如精确测量距离,大到两颗卫星之间的距离,小到一个原子尺度的变化,都可以精确测算出来。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

3.国际地位:

“天琴计划”将成为中方牵头的国际合作项目。

除了来自中国多所高校、研究机构之外,LISA计划课题组的几位核心成员非常愿意开展合作,来自德国、意大利、法国的顶尖教授也希望成为合作者或者顾问,俄罗斯莫斯科大学几位教授已经参与进来。

4.阶段与费用:

第一阶段完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺仪等天琴计划地面辅助设施;

第二阶段完成无拖曳控制、星载激光干涉仪等关键技术验证,以及空间等效原理实验检验;

第三阶段完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证,以及全球重力场测量;

第四阶段完成所有空间引力波探测所需的关键技术,发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙


完成以上四个计划,大约需要二十年的时间,投资大约150亿元人民币。

引力波的神秘可以解开宇宙的真相

引力波是加速中的质量在时空中所产生的波动,也被比喻为时空的“涟漪”。

根据爱因斯坦的相对论,宇宙中巨大的天体运动会让时空发生扭曲并像波浪一样传播,这就是引力波。2016年,多国科学家首次探测到了引力波。随后中国就已经暗下决心开始计划着向宇宙的“引力谜团”进发。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

引力控制着宇宙的一切存在,包括黑洞、白洞、和各种星体的运动关联。当然,只要我们敢想,人类文明科技足够发达,引力还将能够预见更深一层次的多重与多维空间,还有星际旅行最关键的跃迁技术。

与此同时,宇宙到底有没有“宇宙外部动力”,人类世界是否真实这种边缘问题,也将会得到一一揭秘,虽然一切答案看起来是那么的遥远,但最令人激动的是,中国对这些终极问题的探索计划,已经真刀真枪的开始采取行动了。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

诺奖获得者,大名鼎鼎的基普·索恩你可能不认识,高分科幻电影《星际穿越》就是出自他的笔下。想必看过那部电影的观众应该对黑洞、引力波、巨引源、星际跳跃充满着无限的遐想。

但是这一切,我不得不告诉你并非幻想,一切都是在人类观测到宇宙的各种“不可思议”现象中的科学论证和观测数据下展望出来的预见性的构思。

也就是说,一切不是不可能,而是未来一旦技术成熟,一切都将实现。

文章无法更形象的解释,所以我做了个视频,有条件看影像的读者可以打开继续深度了解,视频如下:

视频加载中...


好,听我继续说下去。

中国的“天琴计划”为什么还要制造多颗卫星并发射到太空中去?

中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

曾经,美国和欧洲联合提出了LISA引力波天文台的概念,就是要把激光发射器和干涉仪搬入太空,因为在太空中激光几乎没有衰减,可以实现很长的干涉距离。

但鉴于目前欧美被疫情影响下的“破罐子破摔”的局面,很多经济项目都开始搁浅,更不用提LISA目前还只是处于设计图纸的阶段,而预计在2034年投入使用的LISA,在美国还要同步追赶中国空间站和火箭技术的基础上,显得遥遥无期。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙


但是中国就完全不同了,所以领域的科技建设完全没有停滞,相反,突飞猛进,效率奇高。加上中国的半导体大学已经成立多年,首批人才供应将对欧美造成科技实体反超的巨大压力。

这是个最好的时机,天琴计划就这样以毫无阻力的节奏推进中,美国是有点着急,但不在本文的讨论范围内。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

另外,我十分有必要再提一个国家,就是俄罗斯,俄罗斯已经和中国在几年前悄无声息地签订了“中俄月球永久科研基地”的合作项目并着手推进中,这将是未来中国在太空推进的过程中形成一个“跳板”中转站。前途无可估计。

此外,引力波已经进入了人类的视野,其他国家都在干什么?以美国为首的国际空间站马上就要退役。

再造空间站显得已经为时已晚,没有任何一个国家可以反超或追得上中国空间站了,所以引力波天台成为了日本、印度等国唯一的技术追赶项目。

当初美国拒绝了中国加入国际空间站,现如今中国也拒绝了美国和日本加入天宫空间站,所以,美国、日本,还有跟在后面咋咋呼呼的印度开始对引力波天台进行“加快进度的”追赶。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙


日本的KAGRA孤注一掷的是首开将干涉臂深埋的先河。

印度孤注一掷的则是直接用美国LIGO的设备进行晋升建设。

但这些都是单项的专精研究,日后能够全面发展到真正的太空之中,我们中国会在太空等待他们并对他们保持拭目以待的态度。

中国继续发射若干卫星,势必成为晋升未来太空霸主的第一关键步骤,也是重大科技的基础建设!

引力波的重要性

先简单补充几句:

读到这里,或许有心的观众又会提到一个问题,花这么多钱搞太空竞赛,为什么不能把这些钱改善民生?天琴的阶段性准备工作,在发挥真正“能量研究”之前就要花出几十亿,真的值得吗?

跟你讲个故事,海地很穷,联合国在最近的十几年中给了海地将近60亿美元的资助,现在改善了什么?那就是从吃土过日子升级到了“吃土饼”过日子,60亿美元只做到了把土做出了形状,目前人类社会的穷富是人性决定的而不是科技,如果联合国当初把这笔钱用在太空项目上,或能让人类文明再往前走上1厘米,那么真正的未来世界就会提前1秒到来。

所以,不要凡事都拿金钱来衡量,中国做的事情是全球其他数十个国家想做却没能力做的事情,否则,就不会有俄罗斯,还有其他十几个近发达国家非常心急的来抱中国大腿,力求加入中国的空间站和太空项目。

好,这种事情不必多说,打消你的胡思乱想,让我们静下来心来继续回到引力波上来,对于引力波的威力和实际作用,我也做了一个可视化的视频,目的也是为了让明白引力不是故弄玄虚和华而不实的东西,他是宇宙的能量,是可以左右所有存在的一种“原力量”。

同样,有条件看视频的读者可以点开看我这段图像解释,作为扩展知识的吸收,如下:

视频加载中...

我们继续往下说。

引力波应该能够穿透那些电磁波不能穿透的地方。

所以引力波能够提供给地球上的观测者有关遥远宇宙中有关黑洞和其它奇异天体的信息。


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

而这些天体不能够被传统的方式,比如光学望远镜射电望远镜所观测到。

所以引力波天文学将给我们有关宇宙运转的新认识。尤其,引力波更为有趣的是,它能够提供一种观测极早期宇宙的方式,而这在传统的天文学中是不可能做到的,因为在宇宙再合并之前,宇宙对于电磁辐射是不透明的。对于引力波的精确测量能够让科学家们更为全面的验证广义相对论。

重点来了,如果人类掌控了引力波技术,就能够获得以下方面的科学突破:

1.黑洞合并:

中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙

黑洞合并是重要的天文现象,也是公认的最强的引力波源,特别是星系合并带来的核心巨型黑洞的合并。理想状态下黑洞只是一个强引力源,因此黑洞的合并会辐射引力波。

由于黑洞会吸积星际物质产生电磁辐射,我们可以通过电磁波(主要是X射线)间接观测黑洞合并的事件。

这几年随着计算相对论的发展,人类对黑洞合并可以进行比较准确的模拟,并预言了一些现象,比如引力辐射的能量,黑洞角动量的进动,如果能对引力波的波形进行分析,我们可以验证这些预测,进而验证广义相对论,同时还能对星系的演化有更深的认识。

2.超新星爆炸


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙


超新星爆炸也是引力波理论上的重要来源。尽管超新星可以很容易通过电磁波,中微子观测到,引力波可以提供一些独特的细节。由于引力波只反映了质量分布的变化,我们可以获得超新星物质运动的宏观信息。引力波可以轻易的穿透恒星的外层物质,几乎不发生衰减和畸变,我们可以了解超新星内部的情况。这些对天体物理,恒星演化有着极其重要的意义。

3.中子星碰撞


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙


中子星和中子星的碰撞目前还没有被天文观测所证实,尽管理论认为它们是短伽马射线暴的来源。如果我们能在短伽马射线暴的同时探测到相关的引力波信号,这将会证实中子星与伽马射线暴的关系,同时大大推进相关领域的认识。

此外不少理论认为中子星的碰撞是宇宙中重元素(如金,铀)的主要来源,对中子星碰撞的深入了解可以促进元素合成理论的发展。

4.宇宙暴涨过程


中国正式建造“天琴”引力波天台,一把搜索“宇宙能量”的钥匙


目前人类对宇宙早期的认识主要来自宇宙微波背景辐射(CMB)。

然而早期的宇宙是高密度的等离子汤,对电磁波不透明,因此CMB只能反映宇宙诞生38万年之后的事。

而38万年前的事情怎么知道?那就得靠引力波极强的穿透性,可以畅通无阻的穿过早期的等离子汤,因而可以记录宇宙大爆炸早期的事件,如暴涨等。

科学家们相信存在这样的“引力波背景辐射”,即原初引力波!

5.太空人类的未来“神通”

“保安三问”就不必再赘述了,大家应该都知道。

之所以我们与外星人一直无法取得联系,或许就是因为高智维度的文明通讯一定是你我现在还不知道的方法,而引力就是其中之一。

现在人类刚刚实现了基础层面的量子通讯,而且还要借助激光,将来如果能把量子保存好那么通讯就比光速还快,这才是星际通讯的方向。

在遥远的几亿光年甚至几十亿光年中,我们人类不可能跟外星人打个电话要等几十亿年才收到回复吧?那就彻底失去了“通讯”的意义,那么漫长的时光,人类早就灭绝了也说不定。

所以引力有如此神秘且巨大的能量,如果人类应用并创造引力跃迁设备,未来的太空人类在星际旅行和星际穿越这些事情上,就可以瞬间跨越“亿”级光年距离的虫洞科技。

说到这里,我想你应该能够意识到“引力波”的重大意义是什么了。完全不只是观测一个神奇现象那么简单,人类的未来,皆在引力技术上,至少以目前人类对宇宙的认知和破译来讲,就是如此。

结语、设想:

认识的真理性只有在实践中才能得到检验和发展。

中国正在带头做着很多对人类非常意义重大的事情,不要忘记,中国领土面积世界第三,是个大国,很多人自己可能没有意识到,因为还有很多人眼里只看到了美国的发达科技、欧洲的花园生活、小国的专精技术,却没能意识到,你根本不需要羡慕他们,那都是底层思维的狭隘目光。恰恰相反,你所羡慕的那些国家,他们眼中的“超级大国”是我们中国,你一定要转过这个弯来!

而做实事的中国,从始至终都明白获得的理论应用到实践中去,通过实践的检验,正确的理论才能得到证实,错误的理论才能被发现、纠正或推翻,并在指导实践、实现自身的过程中得到完善和发展。

在实际观测的检验下,“光线沿直线传播”的认识发展成为“光线可沿弯曲空间传播”,并进而发展出了爱因斯坦广义相对论的“引力的本质是时空几何在物质影响下的弯曲”重要论断,同时有了存在引力波的验证,让引力波的发现无疑是新认识真理性的有力证明。

当未来的人类通过对引力的应用,达到光速的宇宙航行,并且能够弯曲宇宙空间,从而实现“穿越”,那个另我向往的未来世界,不,是未来太空之中,最酷、最牛、最头排的星际战舰上刷的是五星红旗的标记,或者飞向一颗巨大发光星球的宇宙星船的名字叫“悟空”号,你就知道对未来的想象是多么一件让我心旷神怡的事情了。

本文已阅读完,如果您愿意对我表示支持,请点赞或转发。

#有啥用?为什么人类要探测引力波##科普有料##知识创作人第七季#

展开阅读全文

页面更新:2024-05-23

标签:天台   引力   中国   宇宙   中子星   超新星   空间站   美国   黑洞   星际   太空   激光   能量   钥匙   人类   未来   正式   计划

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2020-2024 All Rights Reserved. Powered By 71396.com 闽ICP备11008920号-4
闽公网安备35020302034903号

Top