引力波的发现有何神学含义

2024-05-08 15:04

1. 引力波的发现有何神学含义

  美国当地时间2月11日上午10点30分(北京时间2月11日23点30分),美国国家科学基金会(NSF)在华盛顿特区国家媒体中心宣布:人类首次直接探测到了引力波。引力波探测的成功,为人类观察宇宙提供了一个崭新的窗口。
  引力波的发现为宇宙大爆炸理论提供了强有力的支持,也蕴含了“时空有始”的神学含义。
  “引力波”的发现为大爆炸理论提供了强有力的证据,指向“宇宙的开端”。这不但有科学上的意义,而且(更)有神学上的意义。
  其实早在2014年,“引力波被发现”就已经成为过热点新闻。美国的媒体,比如PBS,当时的报道都特别强调引力波的发现“揭开了宇宙起始的面纱”。宇宙有起始,时空有起始,这是非常有神学意味的一个事情。圣经的第一句,创世记第一章第一节,就是“起初神创造天地”。如果时空没有开始,就谈不上“起初”。时空有始指向一位宇宙的创造者。时空有始证明宇宙并不像以前一些无神论者认为的是“自有永有”(所谓的“稳定态理论”,steadystate theory)。
  CNN博客上(观点栏目)当时有篇文章,题目是“Does the Big Bangbreakthrough offer proof of God?”(“大爆炸研究的突破是否为上帝存在提供了证据?”)。文章说:“(引力波的)新发现对于犹太-基督教传统也有显著的意义,它为基于圣经的信仰提供了强有力的支持。”
  美国航空航天局(NASA)有一位天文学家、物理学家叫Robert Jastrow(加斯特罗),他讲过一句非常有名的话,很多人引用,我在国内的媒体上也多次看到被引用。这句话是这样讲的:“对一个终生信靠理性力量的科学家来说,这个(指大爆炸的)故事象恶梦一般完结。他业已攀沿无知之山;他即将征服最高山峰;当他翻越最后一块山石,却遇见一帮已经在那里坐候数世纪的神学家。”
  但很多无神论者仍然不以为然。无神论者从自然主义的前提预设出发,也会提出他们的解释。引力波新闻出来那两天我特别去看了一眼“无神论布道家”道金斯的推特,他承认这个事情确实让人有点困惑,但是他接着又说,“宇宙是很奇怪的,比你能够想象的更奇怪,甚至比你能够想象的最奇怪还要奇怪。”我不很确定他这句话是什么意思,我的感觉是他是在说面对这样的事情,作为一位无神论者,你要有信心,要坚持“没有上帝”的信念,在这样的证据面前你还是要坚信宇宙没有创造者——虽然科学证据似乎指向相反。很多时候信仰是超越普通的逻辑、理性的,也许越奇怪越可信……
  回到无神论者要怎么解释这个“时空有始”。我看过一个电视辩论的现场直播,在其中加州理工的无神论者物理教授卡罗尔(Sean Carroll)就否认宇宙有起始。为了否认,他提出一些宇宙模型。他也讲到多重宇宙。我特别注意到多重的宇宙要有多少重。他说是有10^500(10的500次方)重!当时我就感叹不已——如果一个人不相信宇宙有起始、有创造,那他就需要相信在我们能够感知的这个宇宙以外,还有10的500次方个另外的宇宙!
  还有一种消解时空有始的理论,是说宇宙可以自我维持、无限循环——一个宇宙坍塌了,另外一个宇宙又产生,往复轮回,这样就避免了起始的问题。但是我看到华尔街日报有一个评论特别指出:“引力波的发现是一个很强的证据,这种无限循环的宇宙的理论可以下课了,因为它不再有证据支持。”而且引力波是实打实的可观测的实证,而多重宇宙等是无法实证(至少今天还不能)的纯理论。
  用科学来反宗教的科学主义者似乎特别注重科学精神。我也认为搞科学就应该有科学精神。在我看来,科学精神就是要讲证据、讲实证,所谓“一个好的实证的证据可以抵得过千万个吹得天花乱坠的理论”。如果我们跟着证据走,“时空有始”应该是有实证的证据的——引力波就是一个很好的证据。然而“跟着证据走”说起来容易做起来难,要求别人容易轮到自己就难。无神论者从自然主义的前设出发,仍然会提出各种解释来反击、打消跟自然主义哲学前设(其实也可以说是信仰)不符的观点。
  所以当有些基督徒朋友为引力波/大爆炸证实“起初”的创造而欢欣鼓舞的时候,我会提醒他们,这并不等于我们可以用现代宇宙学来证明上帝的存在。(而且即使有人承认科学证据佐证宇宙有一位创造者或“智慧设计”者,反对基督教信仰的人仍然可以说“这位创造者/智慧设计者也不一定就是你们基督徒相信的上帝”——这个他们也没说错。)我也会提醒基督徒,其实科学也是有“范式”(paradigm)的,科学并非像很多人想象的那样是绝对客观和中立的。每一个科学家都有他的世界观和宇宙观的(哲学/信仰)前设,而这一定会影响他对科学数据的解读。自然主义似乎已经成为今天科学界默认的“行规”,所谓的“主导范式”(dominant paradigm),甚至连人文科学似乎也一样。(比如无论什么现象都是拿进化论来解释,进化论真地成了无所不能解释的“万有理论”,the theory ofeverything。)
  所以相信上帝的存在还是需要信心,要不就不是“信仰”了。当然,也可以说,相信无神论同样也需要信心——或许,甚至,需要更大的信心。

引力波的发现有何神学含义

2. 引力波的发现有什么意义

引力波最重要的意义在于,人类从过去到现在所有对自然界的观测,包括天文观测,主要依赖于电磁波,也就是雷达或者光学波段的电磁波对未知世界进行探测。而有了引力波以后我们就对自然界多了一种探测手段,这是一个质的差异。引力波的探测有可能使我们了解到更丰富的有关于黑洞、中子星等等这些天体在发生一些现象和剧烈变化时的时空变化,所以说它对于了解物质世界是非常有用的。
引力波的发现对于物理学有着里程碑的意义,证实了爱因斯坦100年前的预言,完善了相对论的证明。提供了一种全新的观测宇宙的工具,此前的观测只能依靠“眼睛”,现在还可以使用“耳朵”。此外还有以下意义:①证明了黑洞的存在;②证明引力波以光速传播;③为恒星爆炸,中子星的形成,宇宙膨胀速度和测量提供了有利的研究工具。
“原初”在宇宙学中一般是泛指“复合之前”这个阶段。宇宙在大约38万年的时候,随着温度的降低,自由质子和电子重新结合成中性原子——所谓“复合”。此时,等离子体的雾霾散去,宇宙变得透明,光可以畅行无阻。于是这些光,经过137亿年的征程,进入我们的“眼睛”,即是所谓“宇宙微波背景辐射”——婴儿宇宙38万岁时的照片。
“宇宙微波背景辐射”在1964年就被贝尔实验室的Penzias和Wilson发现了,并为二人带来了1978年的Nobel物理学奖。
在早期宇宙研究中,“原初”更进一步特指“宇宙学暴涨”——宇宙极早期经历的急剧加速膨胀过程——时期。
回到引力波。通常的“结构”——星系、超星系、超星系团,是宇宙空间中质量“密度”的起伏。密度是空间的“标量场”,而引力波——却是空间的“张量场”波动。

3. 引力波发现的主要意义是什么

首先,这一发现填补了广义相对论实验验证的最后一块缺失的拼图。  爱因斯坦1916年发表的广义相对论预言了宇宙诞生之初产生的一种时空波动——原初引力波——的存在。过去近百年中,广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应都已获证实,唯有原初引力波因信号极其微弱,技术上很难测量,而一直徘徊在天文学家“视线”之外。剑桥大学博士、加拿大不列颠哥伦比亚大学的“CITA国家研究员”马寅哲认为,原初引力波的发现是支持广义相对论的又一有力证据,相对论所预言的所有实验现象全部被验证,实验与理论符合得都很好。
其次,这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。  在天文学几百年来的发展过程中,人们观测宇宙的主要手段是观测光,也就是说几乎所有天文实验都是在收集光子。而根据标准宇宙大爆炸理论,大爆炸之后约40万年,光子、电子及其他粒子混在一起,宇宙处于晦暗的迷雾状态,光无法穿透。而引力波则不同,它诞生在宇宙大爆炸之初并以光速传播。从事引力波研究多年的美国亚利桑那州立大学理论物理学家劳伦斯·克劳斯认为,引力波被测量到,意味着人们可以通过引力波而一直追溯到大爆炸之后仅仅10的负35方秒的极早时期,同时引力波也可以作为另一种观测宇宙的手段。引力波天文学这门新学科的大门也由此打开。第三,这一发现有助于真正理解宇宙大爆炸原初时刻的物理过程。  根据上世纪80年代逐渐发展起来的暴涨理论,140亿年前,在大爆炸之后不到10的负35方秒的时间里,宇宙以指数速度急剧膨胀,即所谓“暴涨过程”。原初引力波忠实记录了暴涨时期的物理过程。马寅哲告诉记者,现在关于大爆炸原初时刻的理论模型有数百个,但“到底哪个对,还是都不对,在今天之前是不清楚的。但如果(美国科学家的)结果是真的,那么很多理论模型会被排除”。
 第四,这一发现意味着对宇宙微波背景辐射的测量将会进入下一个重要里程碑。  宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸的“余烬”,是一种弥漫在整个宇宙空间中的微弱电磁波信号。过去几十年中,人们测量微波背景辐射,其实主要测量的是温度场的信息,却一直没有测量到引力波的独特印记——B模式偏振。目前,全球多个小组在探测引力波,新发现无疑将极大鼓舞他们的士气,并促进有关国家进一步加大科研经费和人力资源投入。  马寅哲表示:“此项工作若获证实,当之无愧是诺贝尔奖级的工作。而且在此之后,关于引力波的诺贝尔奖可能还会再出现。宇宙‘暴涨’理论的提出者也可能获奖。”克劳斯也对新华社记者说,新研究还需要进一步验证,但如果获得证实,它“可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列”并可能获得诺贝尔奖。

证实了爱因斯坦的广义相对论。引力波是爱因斯坦的广义相对论里最后一个还未被证实的理论。虽然广义相对论在各个方面表现良好,不过任何物理理论都是处在“可证伪”的假设下,需要不停地面对来自各方的挑战。因此引力波的发现对证实爱因斯坦的理论还是很有帮助的。它还证实了宇宙的膨胀+可以提供更多关于大爆炸初期的信息。
  这一发现离大一统理论又近了一步。自然界一共四种力:电磁力、引力、强力、弱力。发现一个大一统理论把他们都统一起来一直以来都是科学家的梦想。而阻挡这个梦想实现的一个巨大的拦路虎就是引力。电磁力、强力和弱力都已经被比较好地统一在一起了,唯独引力一直很让人头疼。
  因为在大爆炸初期,引力波是在量子物理的尺度下产生,随后被宇宙暴涨放大的,这就提供了一个奇妙的量子物理与引力的重合点,对大一统理论的研究很重要。
    爱因斯坦广义相对论所描述的引力,是时空曲率所产生的一种现象。质量可以导致这种曲率。当物质在时空中运动时,附近的曲率就会随之改变。大质量物体运动时所产生的曲率变化会以光速像波一样向外传播。这一传播现象就是引力波。
  天文学家可以通过观测双星轨道参数的变化间接证明引力波的存在。双星体系公转、中子星自转、超新星爆发以及理论预言的黑洞的形成、碰撞和捕获物质等过程理论上都应该可以辐射较强的引力波,如果可以观测到,便是对引力波存在的极佳例证。
  在引力波理论中,物质运动或者物质质量发生变化都会激发引力辐射。从数学上来讲,我们可以把任何物质或物质系统的质量分布以质量多极矩的形式表示出来,引力波是由于质量多极随时间变化时辐射的。物质的质量单极矩是它的质量,根据能量守恒定律,它是一个常数,不随时间变化,因此不会有类似的引力辐射产生。质量偶极矩的时间微分是源的动量,根据动量守恒律,它也是不随时间变化的,当然也不会有引力偶极辐射。
  天文学研究的一个重要方向就是观测天体的辐射,电磁辐射天文学、宇宙线天文学、中微子天文学和引力波天文学是根据辐射类型进行的分类。现在,对天体的电磁辐射进行观测依旧是主流,但是,由于从遥远的天体发出的电磁波在经过大气层的时候会有很严重的损失和消耗,因此,电磁学天文学的发展有着很强的局限性。相比之下,引力波天文学是以探测物质辐射的引力波为基础的一门新兴科学,引力辐射是由天体源的物质运动或质量分布发生变化时产生的,不存在观测电磁波时遇到的困难,所以引力波天文学为科学工作者拓展了思路,开拓了一片新的视野,为我们提供许多其他观测方法不能取代的方法,也会丰富我们对宇宙的认识。

引力波发现的主要意义是什么

4. 发现引力波的意义

LIGO(激光干涉引力波天文台)项目已经证实了爱因斯坦笔下的“时空涟漪”,即引力波,开启了天文物理学的新纪元。
大约130亿年前, 两个超级黑洞各自旋转着向对方接近,直到碰撞爆炸。黑洞瞬时发生塌缩,30倍太阳的质量被压缩在微小空间之中。 两个黑洞融合产生的巨大的引力产生了一个新的黑洞,强大的引力场扭曲了时空,产生的引力波穿透空间。由黑洞碰撞产生的能量超过了宇宙中可见星系和恒星释放能量的总和。这听起来不可思议,但类似的事情被科学家们普遍认为在宇宙中常有发生;然而,由这种碰撞所产生的引力波还是第一次被人们所探测到。

2016年2月11日,在备受关注的华盛顿发布会(该发布会同时在多地举行)中,科学家宣布,通过激光干涉引力波观测站(LIGO)首次观测到了引力波。从而宣布持续了大半个世纪的“寻找引力波”项目获得了巨大的胜利。
LIGO的项目总负责人 David Reitze在会议上宣布,这确实是人类科学史上又一次堪比登月的壮举,我们真真切切地观察到了引力波,证明引力波确实存在着。有人将毕生的时间投入到这个项目中,还有许多人在此之前就去世了,未能见证这一历史性时刻。同时,LIGO团队成员,哥伦比亚大学物理学家 Szabolcs Marka说道:“投入的时间以及经费都很值得,这次发现真是令人激动。这并不仅仅说是你发现了某种未曾发现的东西,而是你向其余人自豪地宣布这个发现,向全人类分享此次发现,具有非常重大的意义。”
1916年,伟大的物理学家爱因斯坦在他的理论著作相对论中,预言了引力波的存在,可是并没有条件直接证明它的存在。自20世纪60年代至今,科学家们就前赴后继地寻找相对论中的“时空涟漪”,可是并没有成功观测到引力波对地球所造成的影响。 LIGO发现引力波的论文被发表在Physical Review Letters(物理评论快报,是世界著名的物理学顶级学术期刊,主要发表重要的物理研究成果)上,这不仅为引力波的存在提供了强有力的证明,还开启了利用引力波研究宇宙起源的大门。

人类史上建造的最复杂的系统之一
美国国家基金会投资了十亿美元进行LIGO项目,并且有超过1000名科学家在为其工作。该项目利用了位于华盛顿和路易斯安那州的两个探测器来监测引力波穿过地球时造成的时空扭曲现象。每个探测器的形状类似于一个巨大的“L”,两条管状长臂相互垂直,每个长度长达4千米。 激光发生器产生的激光在管内来回反射,通过精确的原子钟来测量激光来回耗费的时间。通常情况下,由于两边的长度相等,因此两边内的激光来回耗时相等。如果引力波穿过该探测器,由于引力波对空间的影响,会使两臂长度发生微小变化,同时两原子钟的计时也会产生差异,最后导致两边内激光来回的耗时不再相等。
由于引力波造成空间变化的量级非常小,大约为质子直径的千分之一,因此LIGO必须具备极高灵敏度的探测器才能监测到这种微弱的变化,这就对探测器的设计建造提出了巨大挑战。这是人类史上建成的最复杂系统之一 ,为了使探测器具有超高的灵敏度,科学家们进行了长时间的技术攻关。影响探测结果的外界因素很多,例如飞机飞行、风吹、微弱的地震等都会对探测器造成干扰,产生大量的“噪音”。即使是打开控制室开关这个动作,都会被探测器感觉到。为了排除外界因素的干扰,使结果准确无误,科学家们在华盛顿州和路易斯安那州分别建立了LIGO探测器来排除外界噪声污染对实验结果造成的影响。通过对比两地探测器的结果,最终真真切切地发现了来自地外的引力波。
2002年,LIGO探测器初次运行,直到2010年还未发现任何引力波的迹象,之后科学家全面关停了探测器并对LIGO探测器所有部件进行了改进,包括增大了激光产生器的功率和更换了反射镜。第二代LIGO于2015年9月18日重新正式开始运行。目前,第二代LIGO的探测灵敏度较以前已经提升了两倍,接下来,科学家仍会对LIGO不断改进,未来,LIGO的探测灵敏度将会提高十倍。

迟来的引力波
在此之前,引力波存在的强有力证据来自于对脉冲星(又称波霎,是中子星的一种,为会周期性发射脉冲信号的星体)的观测结果。1974年,科学家Joseph Taylor 和 Russell Hulse发现了一颗围绕中子星旋转的脉冲星,随后的研究表明,脉冲星的环绕轨道长度逐渐减少。科学家们推测,脉冲星在轨道运行的过程中,其能量显然在逐渐减少,这种能量极有可能是以引力波的形式逐步向外辐射扩散。这次的发现使得Taylor和Russell 两位科学家获得了1993年的诺贝尔物理学奖。自此之后,人们越加地希望能够探测到引力波的“真身”。 Taylor感叹“我一直都在寻找它,毫不停歇,这花费了我很长的时间,这个过程非常考验人的耐心,而且只要时间够长,我们一定可以发现它。”
这次发现不仅仅证明了引力波的存在, 还更加确定了黑洞的存在。此前人们几乎都认为黑洞存在,并且有许多证据已经间接地表明了黑洞确实存在,但之前并没有直接证据证明其存在,仍然存在很多的不确定性。除了引力波,其他任何证据都不能直接表明黑洞的存在。”
LIGO具有分析引力波特征的能力,为科学家研究黑洞提供了全新的方法。研究人员想知道黑洞碰撞后的更多细节,以及这些细节是否符合理论假设。他们所关注的是两个完全黑暗的物体,通过引力波和黑洞碰撞的研究,可以推测出黑洞的形成过程。同时LIGO探测器能分辨出一些由其它现象产生的引力波,比如超新星爆炸和两颗中子星碰撞所产生的引力波。
LIGO以及接下来的引力波研究实验将会检验广义相对论的正确性。这个具有100年历史的理论经历了时间的考验,但是却不符合量子力学的结论。从现在起,广义相对论将会接受前所未有的全面考验,同时其理论内容也有机会被大大完善。
在众多为研究引力天文学而建设的项目中,LIGO是第一个。今年,在意大利一个名为Virgo的项目也会成立,同时在2020年前,日本的KAGRA(大型低温引力波望远镜)也将投入观测。并且,去年12月份发射的Lisa Pathfinder空间探测器也将开始探测来自于超级黑洞碰撞产生的引力波。
只要你从新视角来理解宇宙,总会发现全新的事物。当年伽利略将第一架望远镜对向天空,看到了星星和月亮,我们随后改进了它并且探测到了微波背景辐射,紫外线,又发明了射电望远镜。我们对宇宙了解越来越多,如今引力波的发现正如伽利略的第一架望远镜,将会对宇宙探索产生巨大的推动。未来会发现什么,非常令人期待。

5. 引力波的发现在科学上有多大的意义

引力波发现的科学意义
1、支持了广义相对论;
2、支持了暴涨理论;
3、支持了“微扰”量子引力;
4、确定了张量、标量涨落幅度比值;
5、确定了暴涨的能量标度;
6、进一步限制了暴涨模型;
7、开辟了引力波观测窗口。

引力波的发现在科学上有多大的意义

6. 引力波的发现意味着什么 引力波的发现对人类有何意义

回答:这次探测到引力波,意味深长,反映出了很多问题,必须引起科学界深思!第一,说明了引力波,在大宇宙中的客观存在性!基础科学研究的世界前沿,从宏观的明性物质研究,开始逐步转移,走向微观的,.混性物质研究和喑性物质的研究!第二,说明了,现有的高端仪器,有着很大的距限性。这些高端仪器,不可能完成,对微观世界,客观物质的基础科学研究,如:引力波、暗物质、暗能量,以及物质的本质是什么?宇宙的来源和变化过程是什么?等等!因为,物质共分,三大类性!A:明性物质,用仪器,可测!B:混性物质,用仪器,呈现不定性!C.暗性物质,用任何仪器,都不可测!所以,我们既要看到,现在取得的成绩,又要想到,多快好省地取得更大的进步!简谈到此,以后共商!东方易达2018-1-20日分享!

7. 什么是引力波 引力波是谁发现的

一、引力波的含义
引力波是一种能脱离引力场源在真空中传播的波动引力场,又称引力辐射。
引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动,是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式。如同电荷被加速时会发出电磁辐射,同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射,这是广义相对论的一项重要预言。

二、 2016年发现引力波的意义
LIGO在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”被填补了。
从科学意义上看,引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中,这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。一旦发现了宇宙大爆炸时期的引力波,就可以揭开宇宙的各种谜团,甚至了解宇宙的开端和运行机制。

什么是引力波 引力波是谁发现的

8. 人类首次直接发现引力波,是怎么发现的?引力波有什么作用?

引力波是通过LIGO探测器发现的:
        引力波本质上是空间的形变在传播。如果引力波传到地球,我们会在一个方向上被拉伸,在另一个方向上被挤压。LIGO计划就是要测量这种效应。LIGO有两条长臂,相互垂直。每条臂长达4公里。LIGO的长臂实际上是高度真空的长管。在每条长臂的两段悬挂着直径34厘米的反射镜,LIGO探测器利用激光干涉,不间断的测量每对反射镜之间的距离。
  LIGO探测器一共的建成了两座,分别位于美国的华盛顿州和路易斯安那州,两地相距3000公里。引力波以光速传播,因此如果一束可探测的引力波扫过地球,两座LIGO探测器探测到信号的时间将有10毫秒量级的时间差。精确测量这个时间差可以帮助研究者确定引力波发出的方向。

引力波的作用:

1、理论上:引力的研究非常困难。在我们日常接触的大多数领域,广义相对论效应并不明显。我们至今只能通过天体运动,光线弯折等有限的方法研究引力。而这些方法仍然只能探测较弱的引力场,远远触及不到黑洞视界附近最为扭曲的空间。而引力波探测将打开一扇新的窗子,帮助人们了解空间最扭曲部分的动态变化——这种动态过程被基普·索恩称作几何动力学过程——使人们以前所未有的精度理解广义相对论(或者证伪它)。
2、宇宙中:如果没有引力波,目前所有天体的排布会全乱套,宇宙可能也不复存在。
3、近期作用:多了一种探测宇宙、研究基本物理的方法。
4、远期作用:对发现暗物质、暗能量可能会有帮助;也可能有助于人类理解、实践时空穿梭(或证明不可行)。