【諾貝爾物理學獎】三美科學家證重力波獲獎 曾任星際啟示錄顧問

撰文:
最後更新日期:

諾貝爾公佈物理學獎得主,由證實重力波的三名物理學家巴里什(Barry Barish)、魏斯(Rainer Weiss)及索恩(Kip Thorne)獲得。

愛因斯坦在一世紀前提出廣義相對論,當中的重力波理論──當高質量的天體轉動會形成向外擴散的波浪──卻遲遲未得到確認。由於微弱到難以偵測,甚至連愛因斯坦也一度想撤回這個理論。

直到去年,美國的「鐳射干涉儀重力波觀測站」(簡稱LIGO)公布,物理學家魏斯、索恩等領導的團隊利用華盛頓州及路易斯安那州的探測器,偵測到極微小的重力波活動。

諾貝爾獎得主如何偵測重力波?

證實的方法不難理解,還記得中學讀過的干涉效應(Interference)就夠用。科學家在一個「L」形狀的實驗室發射一道激光,以分光鏡一分為二,一道直走,一道向左走。在4公里盡頭會遇鏡反射回頭,正常來說回來相遇之時,兩道光會因為干涉效應互相抵消。但如果有重力波經過實驗室,時空就會扭曲,兩條隧道就會改變長度,光波沒有完全抵消,最後就會仍然有光。

由LIGO發放的兩個黑洞相撞模擬圖。(LIGO)

星體碰撞產生重力波。(NASA/CXC/GSFC/T.Strohmayer)

去年LIGO偵測到的重力波,確定是由兩個黑洞相撞的產生,幾個月後傳到地球。當時物理學家霍金已經形容它可顛覆天文學界,學界普遍相信足以奪得諾貝爾物理學獎。結果亦都如其所願,只是不在去年,而在今年獲頒。麻省理工的魏斯角色吃重,可獲一半獎金;餘下一半由索恩和巴里什平分。

索恩多年以來經常向公眾講解黑洞、重力波、相對論、時間旅行以及蟲洞等主題,更加是2014年電影《星際啓示錄》的執行製片人,作為物理學上的顧問。他認為人類在幾個世紀內亦未必有能力探索黑洞,但相信最終可抵達附近觀察,「非常非常不可能」進入黑洞且仍然生存。

重力波其實是什麼?

愛因斯坦在100年前提出的廣義相對論,認為時間和空間並非獨立存在,所處空間的星體運動也會影響時間的流逝快慢,並提出兩者合一「時空」(spacetime)的概念。由質量(mass)造成的時空扭曲,便是重力(gravity)。

把時空比喻成一張彈床,若你在上面把一粒波子滾到對面,波子可在彈床直線滾動,彈床會維持波平如鏡,但換上把一個保齡球,彈床中央自然會下墜,彈床表面向中央屈曲。當再次在彈床上滾動波子時,波子便會隨彈床弧度滾動。若你放輕力把波子滾慢一點,波子便可能受保齡球的「引力」(gravitational pull)拉扯,從而向中央的保齡球旋轉過去。

當這些有質量的物體移動時,便會在時空翻起一些「漣漪」在宇宙間散播,即是科學家們首次偵察到的重力波(gravitational waves)。美國「激光干涉引力波天文台」(LIGO)兩組設置於美國華盛頓州及路易斯安那州的精密儀器,於2015年9月14日偵察到的重力波,是由13億年前由個兩個黑洞碰撞產生。其中一個黑洞的質量比太陽大36倍,另一個則是29倍,兩者均屬較巨型的黑洞。

10月3日,諾貝爾公佈物理學獎由三名美國科學家奪得。(路透社)

去年,英國物理學家索利斯(David Thouless)、霍爾丹(Duncan Haldane)及科斯特利茨(Michael Kosterlitz)憑應用數學上的拓樸原理來研究物質相變獲得諾貝爾獎。

今年度其他諾貝爾獎公佈日期:

10月4日 化學獎10月6日 和平獎10月9日 經濟學獎10月(待定) 文學獎



X
X
請使用下列任何一種瀏覽器瀏覽以達至最佳的用戶體驗:Google Chrome、Mozilla Firefox、Internet Explorer、Microsoft Edge 或Safari。為避免使用網頁時發生問題,請確保你的網頁瀏覽器已更新至最新版本。