”五号回答道。“三岁，有些天文学家认为，除了这些显而易见的引力透镜实例外，多达23的全部已知类星体可能已经由于引力透镜效应而增加了亮度。当我们银河系中一个暗天体正好在一较远恒星前面经过，使得它的像短暂增亮，就是较小规模的引力透镜效应。这类引力透镜实例已由好几个天文学家小组在1993年首次观测到，从而证实了我们银河系中存在致密暗天体。单个恒星造成的这种引力透镜有时叫做微透镜。”虚妄回答道。“如果我记得没有错的话，引力透镜效应是阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论预言的一种现象。它所涉及的光线弯曲是由于时空在大质量天体近旁的畸变，迫使光线沿着弯曲空间中的短程线传播。”楚云提醒道。“据我所知，对引力透镜效应的观测表明爱因斯坦的广义相对论确实是引力作用方式的正确描述。研究引力透镜对遥远类星体光线的影响，也有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论。”虚妄说道。“我记得，来自爱沙尼亚塔尔图天文台和dg汉堡天文台的一个天文学家小组，从一个叫做qso0957561的类星体的两个像，测量了光线通过中间星系附近两条路径时发生闪烁的时间差。他们在1995年发表的结果表明，哈勃常数值必须小于70公里每秒每百万秒差距。引力透镜方法的巨大魅力，在于它是哈勃常数的一种干净的量度，在于它处理的是非常遥远的天体。”五号说道。“这能说明什么”楚云问道。“这能说明，当遥远类星体闪烁时，你需要做的全部事情就是记下一个像中的闪烁，然后等待另一个像中对应的闪烁出现。”五号说道。“为什么”楚云继续问道。“因为光的传播速率是光速，你将能够得出绕过中间星系的第二条路径要远多少。由于几何关系，到中间星系和到类星体本身的真实距离在计算中消去，因而时间延迟给出哈勃常数的直接量度。但你必须有耐心对于qso0957561，延迟时间长达423天，而且你还得监测好几次闪烁以确信得到的结果是正确的。我想这个问题，可以从这里开始结束了。”五号异常自信地说道。“不如我们来说一下，引力辐射，你们觉得如何”李思特问道。“可以，这引力辐射不就是有质量的物体按某些特定方式运动时在时空结构中引起的波动。与加速度和轨道运动相关联的引力辐射是阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论所预言的，并以光速传播。”五号说道。“为什么这样说”楚云继续问道。“那是因为，该理论认为，除了有强引力场的地域外，引力辐射完全可以忽略。虽然引力辐射还没有直接探测到，但它的存在已由1980年代的脉冲双星观测得到证实。用一张拉紧的橡皮膜代表时空，并将物质想像为镶嵌在橡皮膜中的密实团块，就可以很清楚地说明引力辐射的起源。当一个团块振动时，它通过橡皮膜发出波动，这些波动将引起其他物质团块振动起来。这与振动的带电粒子以波的形式发出电磁辐射，引起其他带电粒子振动起来很相似。”虚妄说道。“这好像不容易探测对吧”楚云问道。第六百四十一章 辐射“你说的没有错，知道是为什么吗”虚妄看着楚云问道。“洗耳恭听。”楚云说道。“我知道，那是因为它的强度只有电磁辐射的1038分之一。”吴刚说道。“聪明。”虚妄说道。“我知道，一种探测引力辐射的方法是在尽可能不受其他任何振动源影响的地方悬挂一根大物质棒，并用灵敏仪器进行监测，看它是否显示引力波经过时必然产生的干扰。”李思特说道。“怎么说”吴刚问道。“在1960和1970年代，科学家们就曾用巨大铝棒做过这类开创性实验。其灵敏度之高能够监测出实验室外面街上驶过的车辆引起的棒的振动，但这些实验都未能证认出引力辐射的信号。”李思特说道。“这并不奇怪，因为如果爱因斯坦理论正确，地球附近的任何引力辐射都过于微弱，无法产生可测知的棒振动。然而进行此类实验是值得的，通过这些实验可以弄明白是否还有爱因斯坦理论未曾预言的现象，也能探寻可用于更灵敏引力辐射探测器的新方法。这样的探测器在那个年代，还有在二十一世纪初，也一直正在建造之中。也就是2017年年底的时候，可以家证实了爱因斯坦爱因斯坦的引力波真实存在。”五号提醒他们道。“我记得被发现的时候，整个科学界都轰动了。”楚云说道。“是的，你们也要知道，有两类引力辐射源应该能够在时空中引起强到足以用下一代仪器进行探测的波动。”五号说道。“是哪两类”四号问道。“一类是大质量恒星的外层发生超新星爆发、内核坍缩成中子星或黑洞的事件。这种事件按人类时间尺度是极为稀罕的，但银河系中不时会发生可测知的超新星，平均大约每25年一次。当出现超新星时，它们应在很短时间内产生大量引力辐射，一次持续仅仅5微秒的爆发式辐射的能量与太阳全部质量相当。作为比较，地球在其绕太阳轨道上运动产生的引力辐射功率仅仅200瓦，相当于一枚普通灯泡输出的功率。即使这样的事件发生在1万秒差距之外的银河系中心附近，它产生的引力辐射中到达地球的部分在数量上，相当于我们在大约100秒钟内，从太阳接收到的整个波谱范围的电磁辐射能量。”虚妄淡定地说道。“这样的爆发应该比较容易探测对不对”李思特问道。“虽然很容易，但此类事件十分罕见，所以直接观测引力辐射的首选目标是探测脉冲双星那样由两颗互相绕转的极致密恒星组成的系统产生的引力辐射。这样一个系统很像极端形式的举重运动员的杠铃。从绕转平面观察，它产生的引力波可以根据对同一平面内的圆环的影响而显现出来。物理学家称这种辐射为四极辐射。”虚妄说道。“怎么说”李思特问道。“四极辐射可借助电荷的辐射予以最简单的说明。一正一负的一对电荷构成一个偶极子，当这两个电荷运动时，它们产生偶极电磁辐射。偶极子尽管能以这种方式辐射，它整体上则是电中性的。一对偶极子构成一个含两个正电荷和两个负电荷的四极子。当四极子中的电荷以合适方式运动时，它们产生四极辐射。然而与电荷不同的是，质量只有一种符号，所以没有与偶极电磁辐射对应的引力辐射。互相绕转的两个质量的行为类似一对偶极子，它们产生的引力辐射可通过对前面提到的那个圆环的影响而显现出来。当引力波经过时，圆环在一个方向上被压缩而同时又在与之成直角的另一方向上被拉伸，使它变形为一个椭圆环。”虚妄说道。“然后发生了什么”楚云问道。“我也想知道，之后发生了什么”李思特说道。“然后反过来，先恢复到起初的圆形，随即变形为与第一个椭圆垂直的椭圆。这种在成直角的两个方向的交替压缩和拉伸是四极辐射的特有性质。要探测这样的辐射，你只需要用摆放成直角形的三个质量，来监测引力波经过时引起的时空畸变。当然你还需要一些很精密的测量仪器。”虚妄说道。“怎么说”李思特问道。“你们要知道，新一代引力辐射探测器打算采用的办法，是将三个作为试验质量的重物摆放在数公里长的地下真空管道中。试验质量表面抛光成反射镜面，并用激光束进行监测。激光束在真空管道中射向镜面并反射，从探测器两臂出来的激光束会聚到一台干涉仪，后者利用激光的波长测量出试验质量位置的变化。”虚妄说道。“能够详细说明吗”楚云问道。“典型设计的管道长3公里，每条管道两端的试验质量之间距离变化的测量精度高达1018米，小于一个原子核的直径。”虚妄说道。“我怎么觉得这个实验，很像19世纪初试图检测地球相对于以太的运动但以失败告终的迈克耳孙莫雷实验。更大规模的类似探测系统最终有可能建造在空间或月球上。”五号说道。“那是历史，现在早在月球上有空间站了。”李思特说道。“我当然知道了，你们要知道，所有这些探测引力辐射的实验计划很可能由一种完全不同的办法取代。”五号说道。“你到底想说什么”李思特问道。“根据暴涨理论的某些版本，在大爆炸之后约30万年、宇宙还很年轻、物质与背景辐射之间发生最后的直接相互作用时，引力波和物质之间的相互作用应该已经在宇宙物质分布中造成了一种特有的结构。”五号说道。“为什么是真的”李思特问道。“如果说真的这样，这一结构就应该作为化石遗迹保存在背景辐射自身之中，在使用诸如be卫星仪器和地面探测器所做的观测得到改进后，已经被探测到。”五号说道。“的确已经被探测到了，还有吗”楚云问道。第六百四十二章 太阳“没有了，在说下去，我也不知道说什么了。”五号说道。“还有那么长时间才到基地，不如我们说说太阳如何”李思特说道。“这让我想起了，在天翁的时候看到的一个天文学名词。”吴刚拍着后脑勺说道。“是什么”五号看着吴刚问道。“日震学，你们知道吗”吴刚问道。“我知道，这个是通过研究太阳表面运动性质来探索太阳内部结构的方法，它与地震学家根据地震时地壳的运动性质来了解地球内部结构相似。”虚妄提醒道。“那具体怎么用啊，从什么时候开始的。”李思特问道。“能够用来探测太阳内部的太阳表面振动是加州理工学院的科学家们，在1960年代偶然发现的，他们本来打算研究太阳表面热气体的无规运动。但是，直到1980年代，当发展了细致分析这些振动所需要的技术，这个发现才获得了应用。所有这些研究，包括发现本身，都依赖于多普勒效应的测量。”虚妄说道。“为什么，具体怎么说”楚云问道。“因为，这个效应使太阳表面上离我们而去的小块发来的光产生微小的红移，也使太阳表面上向着我们而来的小块发来的光产生微小的蓝移。当太阳表面的某个小块在里外方向振动时，该小块发来的光的多普勒效应便发生有韵律和规则的变化。测量这个效应所需仪器的精度从最初的发现情况可略