Detta har förvandlats till Gravitation Vecka här i Washington. Massor av
journalister (många i stan för det årliga mötet för American
Association for the Advancement of Science) inklämda i den Nationella
Tryck på för Klubben på torsdag morgon för en presskonferens för att diskutera en
experimentet kallas LIGO, som står för Laser Interferometer
Gravitationen-Wave-Observatoriet.
Forskare meddelade att de har
lyckades detektera gravitationsvågor från den våldsamma sammanslagning av
två svarta hål i rymden. Så låt oss fundera allvar och varför det har varit
en sådan mystisk kraft så länge.
Gravitation är osynlig, som du
kanske har märkt, och lite skrämmande, eftersom det verkar att nå
i rymden för att orsaka åtgärder på distans utan några uppenbara
underliggande mekanism. Det som går upp måste komma ner, men varför det är så
har aldrig varit självklar.
(Se även: Vad Är gravitationsvågor, och Varför Ska Du Bry dig?)
Läkare berättar för oss att det finns fyra
grundläggande krafter i universum: Gravitation, elektromagnetism,
starka kärnkraften och den svaga kärnkraften. Av dessa är allvar
de anemiska, men över de kosmiska vidderna det har format
universum. I vårt solsystem, det reglerar planeter och månar i deras
banor. På Jorden, det motiverar apple att falla från trädet. Du kan
känner det i dina ben.
Aristoteles trodde att ett objekt föll till
Jorden, eftersom det syftade sin naturliga plats. Tyngre föremål, Aristoteles
trodde sjönk snabbare, vikt var en inneboende egenskap hos ett objekt.
I
slutet av 16-och början av 17-talen, Galileo tog vetenskapliga
experiment i samtalet, och han upptäckte att ett tungt föremål
och ett lätt föremål som faktiskt faller i samma hastighet. En levnadstecknare
hävdade att han bevisade detta genom att släppa två sfärer från det Lutande
Tornet i Pisa, men den historien kan vara oriktiga. (1971, Apollo 15
moonwalker David Scott gjorde sin egen version av experimentet, att släppa en
geolog hammare och en fjäder och visar att de träffar månens
yta samtidigt.)
Galileo upptäckte också att objekt
alltid faller med konstant acceleration och längs en parabolisk kurva.
“Galileo iakttagelse att alla fallande föremål spåra en parabel är en
av de mest underbara upptäckter i all vetenskap,” fysikern Lee
Smolin skriver i sin bok “Tid Pånyttfödd.”
Sedan kom Isaac Newton.
I den andra halvan av 17th century, utvecklade han en universell lag
allvar. Han beräknade att attraktionen mellan två kroppar var lika
produkten av deras massa dividerat med kvadraten på avståndet
mellan dem. Detta är sant på Jorden, liksom i rymden. Det förklarar den
tidvatten. Det förklarar planeternas rörelser kring solen. Detta är en
grundläggande naturlag, sant någonstans i universum.
Men även
Newton medgav att han inte förstod den grundläggande karaktären av denna
kraft. Newton kunde beskriva gravitationen matematiskt, men han visste inte
hur det uppnås dess effekter.
I början av 20-talet, Albert
Einstein äntligen kom upp med en förklaring, och det är snarare
häpnadsväckande. Det första han förstått att gravitation och acceleration är samma
sak. Hans Allmänna Relativitetsteori 1915 formulerade, beskriver
allvar som en följd av det sätt på massa kurvor “rumtiden” tyg
i universum. Det är all geometri. Föremål i rörelse kommer att gå igenom
utrymme och tid på den väg som bjöd minst motstånd. En planet som kommer att kretsa runt en
star inte eftersom det inte är ansluten till stjärniga av någon form av osynlig
tjuder, men eftersom utrymmet är skev runt stjärnan.
“Gravitationen, enligt Einstein, är den skevhet i tid och rum,” Brian Greene skrev i sin bok “The Elegant Universe.”
Den
fysikern John Wheeler hade ett känt talesätt: “Massa grepp utrymme genom att
tala om hur kurvan, space grepp massa genom att tala om hur man ska gå.”
Einsteins
bra teori har testats och testas igen och har alltid kommit ut på
toppen. Mest bekant som den Brittiske astronomen Arthur Eddington observerade en
solförmörkelse i Maj 1919 och drog slutsatsen att stjärnljus som passerar nära
solen verkligen var böjd på ett sätt som är förenligt med Einsteins teori.
Eddington stöd utlöste global publicitet för Einstein att
gjorde honom till en kändis och personifiering av vetenskapliga geni.
En
av de förutsägelser av Einsteins ekvationer (fastän Einstein själv
var inte redo att köpa i fullt) var förekomsten av gravitationsvågor –
ringar i rumtiden tyg. Forskare i flera decennier
såg för sådana vågor till ingen nytta. University of Maryland-fysiker
Joseph Weber byggde gravitationella-våg upptäcka enheter och hävdade att
har upptäckt sådana vågor, men hans påståenden har ifrågasatts och i slutändan
i vanrykte. Men det var fysiker som inte var beredda att ge upp
quest, och att de slutligen övertalade National Science Foundation för att
finansiera skapandet av LIGO, som har två anläggningar, en i Livingston,
Louisiana, och de andra i Hanford, Washington.
LIGO hade sin
belackare från början eftersom det skulle bli dyrt och
kan upptäcka ingenting alls. Dessa vågor, om de existerade, skulle vara
mycket subtila. Det är inte som att plocka upp vibrationer från en förbipasserande
lastbil. Den gravitationella vågor, i teorin, bör avtalet eller expandera
utrymme genom ett nästan oändligt liten mängd. En detektor ett par kilometer
lång tid kan bli längre eller kortare med mindre än bredden på ett
subatomär partikel.
Gravitationella vågor passera genom allt
och kan inte vara direkt tagna. Så de två LIGO-anläggningar använder sig av en laser
balk för att försöka härleda den som går i ett gravitationsfält våg. Balken är
dela i två delar, där varje del studsar speglar uppe i slutet av
vinkelrätt, airless rör ca 2,5 km lång. När de klyvs
balkar återigen möts, de bör anpassa perfekt – om inte några
osynliga gravitationsvågor har kommit trundling genom byggnaden,
stretching en slang eller komprimera en annan och därmed ändra
avstånd reste med balkar.
En av de kontroverser över
LIGO var helt enkelt om namnet. Var det verkligen en “observatory”? Vissa
astronomer var inte redo för att gå dit. Astronomi har alltid varit en
vetenskap byggd kring ljus. När astronomer talar om att observera i
optiska, ir, eller med radiovågor eller gamma strålning eller röntgenstrålning,
de talar om olika våglängder av ljus, alla skapa sin
egen visuell bild av universum.
Men gravitationsvågor, om
bekräftas, skulle utgöra en ny form av kosmisk information. Det skulle vara
ett nytt sätt att se på universum – eller, för att använda en bättre metafor,
hörsel universum. Fysiker säger att det skulle vara som att lägga till ljud till
vad vi kan redan se.
Filmen i universum har alltid varit spektakulär, men det skulle vara ännu bättre med ljud.
© 2016 Washington Post
Ladda ner Prylar 360 app för Android och iOS för att hålla dig uppdaterad med de senaste tekniska nyheterna, produkt
recensioner och exklusiva erbjudanden på populära mobiler.