發(fā)現(xiàn)引力波，為什么全世界沸騰了？

發(fā)現(xiàn)引力波，為什么全世界沸騰了？

北京時(shí)間2016年2月11日晚，激光干涉引力波天文臺(tái)LIGO官方宣布：在愛因斯坦提出引力波概念100周年后，引力波被首次直接觀測(cè)到！

這一消息讓全世界物理學(xué)界為之沸騰。那么，引力波到底是什么？為什么探測(cè)到它需要百年努力？它又能給世界帶來什么？

“眾里尋她千百度”

引力波是一種時(shí)空漣漪，如同石頭被丟進(jìn)水里產(chǎn)生的波紋。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產(chǎn)生引力波。100年前，愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在。廣義相對(duì)論的其他預(yù)言如光線的彎曲、水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)以及引力紅移效應(yīng)都已獲證實(shí)，唯有引力波一直徘徊在科學(xué)家的“視線”之外。

引力波的測(cè)量困難得異乎尋常，這并不是說引力波的源釋放的能量微弱。恰恰相反，雙星并合過程應(yīng)該說是宇宙中最為劇烈的事件之一——它所釋放的能量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出太陽一生釋放能量的總和，而這么大的能量往往集中在最后的一秒之內(nèi)爆發(fā)，所以在那一刻，整個(gè)宇宙中所有別的天體釋放功率的總和都及不上它。

天體通過引力波釋放的能量往往是驚人的。幸運(yùn)的是，它幾乎不和物質(zhì)相互作用，這就意味著來自核心區(qū)域的信息可以暢通無阻地沖出來，傳播到遙遠(yuǎn)的宇宙空間去。不幸的則是，它幾乎不和物質(zhì)相互作用，也意味著哪怕引力波攜帶著巨大的能量從探測(cè)器經(jīng)過，也很難留下任何蛛絲馬跡。

因此，距離愛因斯坦第一次預(yù)言引力波的存在整整100年過去了，我們才得以尋覓到它的蹤跡。

揭開宇宙的神秘面紗

在將于《物理學(xué)評(píng)論通訊》雜志發(fā)表的新研究中，科學(xué)家探測(cè)到的是由黑洞合并產(chǎn)生的一個(gè)時(shí)間極短的引力波信號(hào)，持續(xù)不到1秒。它經(jīng)過13億年的漫長(zhǎng)旅行，于2015年9月14日抵達(dá)地球，被剛改造升級(jí)的LIGO的兩個(gè)探測(cè)器以7毫秒的時(shí)間差先后捕捉到。

據(jù)研究人員估計(jì)，兩個(gè)黑洞合并前的質(zhì)量分別相當(dāng)于36個(gè)和29個(gè)太陽質(zhì)量，合并后的總質(zhì)量是62個(gè)太陽質(zhì)量，3個(gè)太陽質(zhì)量的能量以引力波的形式在不到1秒的時(shí)間內(nèi)釋放，釋放的峰值能量比整個(gè)可見宇宙釋放的能量還要高出約50倍。

幾千年來人類觀察宇宙的方式大多只是仰望星空，直到幾百年前人們才能通過望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察，影像固然更加清晰，但所看到的仍然只限于可見光的頻率范圍之內(nèi)。直到二十世紀(jì)，人類理解了電磁學(xué)，才能從紅外線到伽馬射線，在更廣闊的頻率范圍內(nèi)觀測(cè)宇宙。想要看清宇宙的面貌，僅僅通過電磁波還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，中微子為宇宙學(xué)家們打開了又一扇門，通過藏在地下的一個(gè)個(gè)中微子天文臺(tái)，人類才多了一個(gè)觀測(cè)宇宙的手段，但是這種方式的局限性仍然非常明顯。因此，如果能夠在地球上觀測(cè)到引力波，人類將會(huì)有一個(gè)更為靈敏的宇宙學(xué)探測(cè)手段，天文學(xué)也可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的分支——引力波天文學(xué)。

在理論上，通過引力波進(jìn)行天文學(xué)探測(cè)，人類將可以了解恒星坍塌的具體過程，恒星內(nèi)部質(zhì)量的移動(dòng)和改變過程都會(huì)通過引力波傳播到地球。物理學(xué)家們想象著在未來，引力波探測(cè)成為家常便飯，每年都可以探測(cè)到十次左右的中子星碰撞。歐洲航空局計(jì)劃在2034年開始一個(gè)太空引力波探測(cè)項(xiàng)目，在未來的幾十年里，或許人類將會(huì)迎來在各個(gè)頻率范圍內(nèi)引力波探測(cè)的爆發(fā)。

新教育·為中國(guó)教育探路

新教育的價(jià)值追求：讓師生“過一種幸福完整的教育生活”，主張尊重兒童的個(gè)性與自由。從實(shí)踐到理論，朱永新老師曾對(duì)新教育做了很多精確的概括，新教育是新的教育，心的教育，行的教育，興的教育，星的教育，幸的教育。

而從媒體角度，我們感受最深的莫過一個(gè)“興”字。興是詩經(jīng)文法，“桃之夭夭，灼灼其華。之子于歸，宜其室家。”正如朱老師說，“新教育是興的教育，是給中國(guó)教育帶來興旺發(fā)展的教育?！?/p>

這15年間，從一個(gè)線上教育論壇，發(fā)展到線下的“大規(guī)模區(qū)域教育改革”，新教育實(shí)驗(yàn)以一種積極的行動(dòng)哲學(xué)，從四大改變到十大行動(dòng)，在教師發(fā)展、課程研發(fā)、課堂改革、書香校園、學(xué)校文化建設(shè)等各方面都為教育變革提供了榜樣。

《論語》說：興于詩，立于禮，成于樂。美好的教育通于天地，達(dá)于人倫，正在這一個(gè)“興”字。

興于詩，因而要倡行閱讀，營(yíng)造書香校園。

立于禮，因而有生命教育、公民教育、藝術(shù)教育，卓越課程研發(fā)。

成于樂，因此要過一種幸福完整的教育生活。

甚至可以說，中國(guó)教育變革，若無新教育15年來帶動(dòng)的這個(gè)“興”字，諸多令人欣喜的教育實(shí)踐將黯然無光。