引力波是谁发现的_一文告诉你答案

1932年,爱因斯坦离开了欧洲,去新泽西州新建成的普林斯顿高等研究院。途中,他在牛津大学做了短暂的停留,并在基督教堂学院做了个研究报告。远离危机重重的中欧,他重新开始求解他的方程组。1935年,他得到了一个年轻的研究助理纳森·罗森(1909年至1995年),帮他进行数学计算。在随后的两年里,罗森和爱因斯坦合作撰写了许多理论物理学领域的著名论文。
引力波是谁发现的_一文告诉你答案
1936年,爱因斯坦和罗森发现了爱因斯坦方程组的一类新的解。它描述了一个膨胀的圆柱状宇宙,在这个宇宙里,所有的事情在随时间变化的同时,也沿着空间中的某一个方向变化。这种模型简化了纷繁复杂的爱因斯坦方程组,使人们得以找到一个精确解。这种宇宙有一个令人惊讶的新特点,这是之前从爱因斯坦方程组里找到的其他宇宙模型中从来没有过的。这种宇宙的空间中传播着一种波,所到之处的空间纷纷掀起涟漪。这有点像给卡斯纳的宇宙(在不同方向上以不同的速率膨胀)增添了一些波,它们从对称轴向外传播,就像卷纸松开时向外一层层剥去。
引力波是谁发现的_一文告诉你答案
对爱因斯坦和与他同时期的人来说,这种宇宙的最有趣之处是存在引力波。爱因斯坦一罗森宇宙不包含物质,因此任何波动都会掀起空间几何的涟漪,并随时间传播开去。这种引力波的想法曾经风行了一段时间,也引起了一些争议。但是,有些人认为这只不过是在“纸上谈波”,它们并不对应空间中任何真实存在的起伏,是爱因斯坦方程组在特殊的坐标系下产生的结果。有些人则认为这是真实存在的波,如果一束波朝你袭来,它会对你产生影响(沿着一个方向拉伸你,并沿垂直的方向挤压你,就像潮汐力)。
引力波是谁发现的_一文告诉你答案
很快,爱因斯坦和罗森意识到,这个解是一个绝佳的理论检验对象,要平息这场争论并不需要借助任何不确定的推演,也不需要数值计算。值得注意的是,他们首先得到的结论是,这种柱状波并非“真实存在”,它只不过是他们选择的坐标系的产物。他们说,这就像是一个地理学家的地球仪,所有的经线都在极点处相交。对不懂的人来说,这可能说明地球上的那个地方大事不妙,但事实上什么事都没发生。在地图的极点处,你将其换成别的坐标系,事物就变平常了。想象一下,你把经线表示成歪歪扭扭的线,对不懂的人来说,这些线意味着地球上有一些东西在不断波动——肯定又是你错了。然而,要小心了,如果你看的是一幅等高线图,你会发现许多复杂的波浪线看起来非常类似。在这种情况下,如果你断定这些线并不对应地球上任何“真实存在”的东西,你就错了。爱因斯坦和罗森当时面临的问题,便是他们应该把这些曲率波归为像等高线一样的“真实存在”,还是像歪歪扭扭的经线一样的人造概念。 1936年夏初,他们向美国的顶级物理学期刊《物理评论》寄送了自己的论文。文中声称,他们的新宇宙学模型中的引力波并非真实存在。6月1日,他们的文章被签收了,之后就像其他投稿一样,被编辑寄给另一个科学家进行评估。7月23日,论文的审稿意见回来了,并寄给了爱因斯坦,按照惯例,没有透露审稿人的姓名。现在我们知道,给编辑提供审稿意见的不是别人,正是霍华德·罗伯特逊(1903年至1961年),一位对广义相对论技术细节了如指掌的美国科学家。他不相信文章的结论,并一针见血地指出作者在文中得出错误结论的地方。他认为,这个宇宙模型中的引力波是真实存在的,并要求作者考虑他的这个意见。 在说到爱因斯坦的回应之前,需要特别提一下,爱因斯坦以前所有的论文都发表在欧洲期刊上,当时欧洲并没有像这样对论文进行同行评议的传统。欧洲期刊要么看作者的名气大不大,要么看有没有功成名就的科学家做介绍人,要么编辑亲自审稿。拒绝一个功成名就的作者的投稿相当不礼貌,这种事极少发生。结果,由于不理解美国的审稿机制,爱因斯坦在听说编辑把他的文章寄给了另一个科学家的事后很沮丧。他给《物理评论》的编辑约翰·塔特回信说:
引力波是谁发现的_一文告诉你答案
“我们(罗森先生和我)已经向您寄去了我们的稿件用于发表,并没有授权您在付印之前给别的专家审阅。我认为没有必要回应您那位匿名专家的意见(本来就是错误的)。鉴于此,我宁愿选择在别的地方发表这篇文章。” 很快,爱因斯坦将这篇文章投到了《富兰克林研究所杂志》,以前他在那儿发表过一篇论文。 过了几个月,爱因斯坦仍然相信自己的新宇宙模型不包含真实的引力波。后来,一切都改变了,因为爱因斯坦与罗伯特逊交上了朋友——就是在《物理评论》匿名给爱因斯坦审稿,并对文章结论提出质疑的那个罗伯特逊。罗伯特逊说服了爱因斯坦,让他相信相比他和罗森得到的结果,另一种解的形式更清楚,毫无疑问,其中存在的柱状引力波是真实的。那个时候,爱因斯坦和罗森的论文已经被《富兰克林研究所杂志》接受了。不过,爱因斯坦在收到校样稿时,有机会在结论中做了一个保全面子的改动。他增加了一段备注,“感谢我的同事罗伯特逊教授在澄清原文中的错误时给予的亲切帮助”。 他们刚投了稿,纳森·罗森就前往苏联的基辅大学工作了。他是在报纸上读到爱因斯坦发表了新论文这个新闻时,才听说了后面发生的事。罗森并没有被爱因斯坦和罗伯特逊的观点说服,不相信引力波真实存在,随后就独自发表了一篇文章,仍然坚持以前那个结论。直到20世纪70年代,几乎所有的物理学家都已经相信引力波的真实性了。
引力波是谁发现的_一文告诉你答案
1957年,爱因斯坦去世两年后,在北卡罗来纳大学教堂山分校的会议上,理查德.费曼(1918年至1988年)提出的一个简单观点成为对罗森的关键反驳。
引力波是谁发现的_一文告诉你答案
费曼证明,如果引力波垂直经过一根粗糙的棍子,附着在棍子表面的水珠(由于存在摩擦力,它们被称作“黏性水珠”)会前后移动。水珠在棍子的粗糙表面移动时会导致摩擦生热,就像你摩擦自己的双手取暖一样。温度升高说明引力波就是热源,因而必然携带能量。所以,引力波并不只是纸上谈兵。 费曼的“黏性水珠”之说化解了所有对引力波真实性的质疑。引力波就像潮汐力,如果一束引力波垂直穿过一页纸,就会沿着一个方向拉伸它,而在垂直的方向挤压它——正方形会变成长方形,圆形会变成椭圆形。 关于这个故事还有件有趣的轶事。费曼好像看不上教堂山会议的议程,注册时使用了假名,于是“黏性水珠”之说是匿名发表的。在他的回忆录《别闹了,费曼先生》中
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 787013311@qq.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。
(0)
上一篇 2022-08-20 11:32:24
下一篇 2022-08-20 11:34:49

相关推荐

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注