國際 時事

霍金生前最後訪談　揭秘中子星相撞重力波

李宜杰    2018年03月27日 16:07:00
已故物理學家史蒂芬霍金。（湯森路透）

2017年10月，科學家興奮宣布，首度觀測到2個密度極高、距離地球1.3億光年的中子星相撞產生重力波及光，驗證了愛因斯坦生前在廣義相對論中提出重力波以光速傳播的預言。

 

這項突破令科學家為之振奮，除了在中子星的合併中觀察到「時空漣漪」，更發現中子星碰撞或許是宇宙中創造黃金、鉑的唯一方式。

 

英國廣播公司（BBC）科學記者高許（Pallab Ghosh）26日發表文章，記錄2017年10月曾訪問已故物理學家史蒂芬霍金（Stephen Hawking）生前對於這個人類重大突破的看法，霍金說，「宇宙中，一個全新的觀測窗口將帶來意想不到的驚喜。而現在，人類正揉著眼睛、豎起耳朵，聆聽來自重力波的聲音。」

 

霍金一生致力研究宇宙學。（美聯社）

 

 

 

 

「宇宙距離尺度」的第一步

 

霍金說，這是人類有史以來第一次透過電磁輻射觀測到重力波來源，同時也證實了中子星相撞的確會產生時間極短的伽瑪射線暴（Gamma Ray Burst，GRB），並為人類在宇宙學中帶來新的距離測量方式。

 

「電磁輻射能夠提供宇宙中確切的位置，同時發生紅移（Redshift）現象。而重力波則能帶來光度距離（Luminosity distance），透過結合以上方法，就能發展出用來觀測距離『宇宙距離尺度』的第一步。」霍金說，「這是人類一個真正的里程碑。」

 

此外，霍金指出，中子星的密度遠遠高於人類在實驗室中所能創造的程度，透過電磁輻射，能夠觀察那些無法人工製造的高密度物質。

 

 

 

解釋黑洞的形成

 

霍金說，「在過去，黑洞來自於2個中子星的碰撞只是一個理論，如今，卻可能透過觀測得到驗證。」他認為，中子星合併能製造一個自轉、且超大質量的中子星，最後坍塌成黑洞。此外，透過仔細地分析以及超級電腦的運算，就能在觀察黑洞的動態及伽瑪射線暴上有更多突破。

 

「重力波也能幫助人類了解時空與重力的運作，帶領人類領悟我們今日的宇宙。」霍金指出，重力波觀測可以讓製造一個高動力的重力場域，以驗證、測試廣義相對論。

 

不少人認為應修改廣義相對論刪除暗物質（dark matter）、暗能量（dark energy）的存在，「或許重力波觀測能創造修改廣義相對論的契機。」

 

霍金與黑洞燈。（美聯社）

 

 

中子星相撞真的能製造黃金嗎？


「是的，中子星的碰撞的確是產生黃金的其中一種方式。但黃金同樣也能透過超新星（Supernova）中的快中子捕獲過程（R-過程）產生。」

 

霍金說，黃金不只在地球、甚至在到處都很稀有，其中的原因就是因為鐵元素中的核子束縛能（Nuclear Binding Energy）達到頂峰，導致一般情況下極難產生這麼重的元素。「此外，為了形成像黃金一樣穩定的重核，核力還必須克服強大的電磁相斥。」

 

中子星 重力波 廣義相對論
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