Fw: [問卦] 等等哈佛大學要現場直播宣布找到重力波的證據

看板Physics作者NoPTT (423731257跪求毒龍龍使)時間10年前 (2014/03/18 11:54)推噓9(9推 0噓 21→)

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※ [本文轉錄自 Gossiping 看板 #1J9vg6vO ] 作者: ijsfkira (ijsfkira) 看板: Gossiping 標題: Re: [問卦] 等等哈佛大學要現場直播宣布找到重力波的證據時間: Tue Mar 18 08:59:48 2014

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grasser

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ijsfkira

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推

Kikoro

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既然有人要我寫...我就獻個醜吧今天看了一個下午的相關新聞和許多部落格討論(國外有很多專業的物理學家部落格...這點台灣就很不如了) 有了一些很粗淺的理解不過我不搞這個以前到現在也沒碰過太多宇宙學... 我比各位好一點的地方大概只有一點廣相的知識還有一點最基本的爆脹理論所以有甚麼錯誤或說不好的地方首先請鄉民們別鞭得太用力再來就是希望有真的搞宇宙學的先進指點與糾正愛因斯坦在距今將近一百年前提出了廣義相對論廣義相對論有它很深刻物理上的motivation 讓我在這裡稍微簡單解釋一下首先狹義相對論告訴了你不同"慣性座標"的觀測者會對事件發生的時間位置動量能量等各種動力學物理量有不同的判斷但是當你在重力場的時候一切會變得有點微妙例如說在重力場上不同高度的人"可能"會對於時間的快慢有不同的認知雖然本來就沒人要求狹義相對論在重力場下也要對但愛因斯坦就是這種偏執狂於是愛因斯坦花了好幾年的時間終於想到了一個聽起來很智障但其實很深刻的原理我舉一個例子來描述假設你人在一個封閉的電梯裡你當然可以體會到重力的作用例如你把東西放開它就會自動落下但假如現在這個電梯往下加速一個重力加速度(意思就是...這個電梯的繩子斷了...) 那在電梯的局域觀測者是不是就區分不了重力造成的任何影響了? 因為你會發現你把東西放開後你看到的物體是不動的這就是所謂的等效原理於是你可以想像雖然重力場是不均勻的但是"局域"來說你可以用一個自由落體的加速度座標來消除局域的重力場而在這個局域座標你就好像是在慣性座標中一樣你可以用狹義相對論來解釋附近的現象但是由於每個不同的位置上需要用不同的加速度座標因此從數學上來看這就好像一整個時空是"彎曲"的 (如果懂一點微分幾何的人大概就更能體會這段話的意思因為所謂的"彎曲" 指的就是怎麼指定在不同點量長度的方法) 愛因斯坦就是從這個motivation出發 "猜出"引力場的方程式到底是甚麼整個圖像就是所謂的: 物質影響了時空的彎曲而時空的彎曲決定了物體的移動 (如果你前面看不懂至少看懂這句話也就夠了) 在廣義相對論的數學圖像裡首先你就可以自然想到既然物質會影響時空彎曲是不是有可能物質的移動會像漣漪一樣對時空造成像波一樣的結構呢? 這就是所謂的重力波然而由於效應實在太小了據我所知至今為止然仍沒有最"直接"觀測到的證據同時從愛因斯坦的方程式我們會發現很多有趣的以前沒想過的物理像是黑洞蟲洞等等時空結構或者宇宙"可能"是有起源的以及宇宙到底是還是膨脹或收縮的但是到底實際情況是怎樣需要各種實驗來決定像是哈伯發現了宇宙似乎正在膨脹 (而後來的物理學家更發現在"加速"膨脹) 宇宙背景輻射(CMB)則發現了整個宇宙有一個很均勻的輻射分布這都在暗示著似乎宇宙是有起源的 CMB這種均勻分布是相當奇怪的事因為宇宙這麼大隨便一個脹落應該就會有很大的影響我們還發現到一件事就是宇宙除了少部分的星體周圍以外其實結構相當的平坦 A.Guth和A.Linde等人提出了所謂的inflation theory 解釋了這些現象 (當然爆脹理論還嘗試解釋很多東西像是為什麼觀測不到磁單極等等) 爆脹理論是說一開始的宇宙有一種很特別的物質這個物質具有一個很特別的位能形式由於這個特別的物質和特別的位能因而造成宇宙以指數的形式隨時間快速膨脹因此由於宇宙一開始的膨脹實在太快了一開始宇宙爆脹時的漲落就在這段時間被抹平了但是這個模型實在太陽春了只是個現象學式的模型因此至今為止無論是那個所謂的"不知名物質"是甚麼或者是爆脹的各種不同的詳細機制都早已有(並將會持續有)很多的研究了值得注意的是這個爆脹理論雖然告訴你CMB會是很均勻的但是我們知道量子力學告訴我們無論怎樣都會有擾動何況我們當然知道也觀測到CMB不可能百分之百均勻那麼從爆漲理論的角度來看既然一開始的能量不均勻早就被爆脹所抹平了剩下的所看到的不均勻不就是來自於量子效應嗎? 並且由於爆脹將空間拉大這些微小的擾動反而才能被宏觀的看到 CMB看到的輻射分布就是來自於這些早期的量子漲落效應因此 CMB的能量分布的微小擾動反而能告訴我們很多早期宇宙極高能量下的量子效應資訊這也是為什麼要建更多更高解析度的儀器研究CMB的原因去年的Planck 就是這樣的一個儀器那麼關於今天的實驗: 1.首先它到底測量到甚麼呢? 答案是同樣的在一般的爆脹理論重力場在那樣的高能下也會產生量子漲落造成重力波 (當然他也會產生像CMB一樣的背景但我們無法直接觀測到這個背景分布如果能夠觀測到對於宇宙學一定會產生很多實際影響) 並且 CMB的輻射在通過這些重力波的時候會被影響到然而必須注意的是一般物質也會影響到CMB 粗略地來說 CMB可以分成兩種類型的極化分量 B跟E mode 重力波只會造成B mode的極化但很多原因都有可能造成這B跟E 因此你必須排除各種可能性才能確定是否有統計上的證據確定到底你觀察到的B mode到底是來自於甚麼原因而今天這個實驗就是排除了很多的原因宣布了他們觀測到了CMB的B mode 所以簡單的說這個實驗並不是直接用某個儀器來觀測重力波的影響 (有實驗是在作這個的叫做LIGO) 而是觀測到CMB的某個會由重力波產生的極化分量並說他們已經排出了其他原因這是就是來自於早期宇宙造成的重力波的影響 2. 它到底重要在哪? 這點就真的要請專家來解釋因為inflation的模型真的太多了早期宇宙也有很多物理我不了解至少就我的理解首先由於大爆脹的尺度很高在這種尺度下重力的量子效應可能會展現 (就例如像上面說的爆脹理論下這個重力波就是由量子效應產生的) 因此藉由觀測到這種現象將會是一個很好研究量子重力論的窗口特別是今天的這個實驗也確定爆脹發生的尺度可能是普朗克尺度的1/100而已更重要的是今天的結果有點大的超乎大家的預期以至於相當多的模型都可能會要被修正或拋棄對於理論的影響還要一段時間才會見分曉 3. 它到底可不可信? 這就是現在不少人所在懷疑的雖然統計上的確有這麼強的重力波然而這種實驗太精細了有很多出錯的可能性並且既然這麼強為什麼去年Planck的CMB結果竟然沒有? (雖然這次的結果還在Planck的誤差範圍但是可以說幾乎是在邊緣) 類似的實驗組還有很多因此如果這是真的那麼相信過不了多久一定有別的實驗組會有同樣的結果況且宇宙學的模型很多種並且各種可能性都有相信這種B mode的由來是其他非主流理論的可能性也不能夠百分之百被排除吧到底這會對物理學有甚麼具體影響就要等一段時間才能見分曉吧真的要說從LHC到現在以及去年的Planck 雖然外人不知道...但其實很多的實驗結果都是粒子或宇宙學標準模型的勝利這次的這個結果實在是少數一個可以說是new physics的結果(如果是對的) 因此從網路上很明顯可以看出不少物理人的少見的欣喜和激動宇宙學經過了很長久的時間才慢慢發展成可以好好討論量化預測並與現像比對的領域現在已經是相當主流的研究領域了除了CMB以外暗物質和暗能量也是相當熱絡的研究主題只是...至於之後到底會有甚麼影響與發展就有待於各位鄉民們未來的努力和關注了這是一個很讓人興奮的領域但在下真的不是作這方面的XD -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 128.42.92.171

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tyrande

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推

acebruce

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推

Kreen

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別這樣板風的改進可以從你我開始做起... 只是大家上網上太多了就會很容易說話變酸...

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tyrande

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IwantCrispy

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johnruby

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jpg31415926

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crescentbell

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ams9

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※ 編輯: ijsfkira 來自: 128.42.92.171 (03/18 09:10) ※ 編輯: ijsfkira 來自: 128.42.92.171 (03/18 09:11)

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abc2090614

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howdonc

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推

Entropy1988

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※ 編輯: ijsfkira 來自: 128.42.92.171 (03/18 09:14)

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Yoonasky

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※ 編輯: ijsfkira 來自: 128.42.92.171 (03/18 09:17)

推

donation12

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kitakore

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syk1104

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asazen

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rhox

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wgst88w

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jbdada

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yangtsur

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cosco

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其實看不懂還不會影響全文我只是私心想加個解釋局域指的是你可以想像重力場是不均勻的因此你找不到一個加速度座標消除所有的重力場但是一個很小的範圍內重力場是均勻的因此至少這個範圍內可以做得到 ※ 編輯: ijsfkira 來自: 128.42.92.171 (03/18 09:28)

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chigo520

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piliwu

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我覺得首先大家不必強求看懂畢竟我也沒有絕對懂重要的是有一個價值判斷的圖像能夠大概知道這個物理是有多重要多確實多深遠因為有時候有些物理新聞的重要性或可信度其實是騙人的但多數人還是會被聽起來很玄很酷炫的東西吸引但這些東西可能在物理上卻根本不promising ※ 編輯: ijsfkira 來自: 128.42.92.171 (03/18 09:30)

推

allure1

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※ 編輯: ijsfkira 來自: 128.42.92.171 (03/18 09:31)

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jwd

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pkmu8426

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