引力波有可能被屏蔽吗?

在刚刚结束的2018腾讯WE 大会,我们也带着知友的问题,请来理论物理学和宇宙学权威Lisa Randall教授亲自来回答。

Lisa Randal:Gravitational waves have different effects. Electromagnetic waves have positives and negatives. They may cancel out each other. But in gravitational waves, the interactions of different matters will increase the gravity. There may be shielding or cancellation in different geometric shapes, but surely in non-obvious ways.

引力波有不同的效应,电磁波有波峰波谷,可以相互抵消。而引力波当中,不同的物质会相互作用增加引力。也许在不同的几何形状之下会有屏蔽、抵消,但是它一定不是咱们能够显而易见的方式。

在2018腾讯WE大会现场,Lisa Randall也分享了在暗物质和额外维度领域的最新发现,这一研究将有可能帮助人类重现宇宙大爆炸,即宇宙诞生之初的情形。(如果你有兴趣了解,欢迎在WE 大会官网回看视频:https://we.tencent.com/2018/pc/html/index.html

可能有些小伙伴没听说过Lisa Randall,别急,看完下面,你会被圈粉的:

Lisa Randall是麻省理工学院(MIT)与普林斯顿大学第一位女性终身物理学教授、哈佛大学第一位理论物理学终身女教授,也是2007年《时代周刊》评选的年度全球最有影响力的100人之一,还曾登上过《Vogue》杂志,被誉为最美科学家。

但……她却极度讨厌被扣上“美女科学家”的头衔,“花时间来处理这些令人分心的事情(性别话题),只会让我的工作更加困难。越过这一坎,我们都会有所进步。”

物理学作为一门研究宇宙自然规律的基础科学,也被视为专属于男性科学家智力角逐的俱乐部。

就连哈佛大学前任校长劳伦斯·萨默斯都曾发表过“很少有女性能站在科学家的第一梯队,这可能是因为女性在这方面缺乏天赋”这样偏执且引发抨击的观点。女性科学家所面临的歧视与偏见往往是根深蒂固的,她们需要更大的勇气和毅力去跨越这些本不该存在的障碍和藩篱。

Lisa也并不喜欢被戴上“女科学家”的帽子招摇过市。“我有5分钟的采访时间来解释膜理论还得花3分钟来谈谈我作为科学界的一个女性是怎样的?这不公平,如果我是个男性就不会遇上这样的问题。”在谈到性别话题上,Lisa面对赫芬顿邮报的采访可是毫不客气。

嗯,所以我们也没有跟Lisa 聊起这个话题……

撇开性别,作为科学家而言,她是当今世界上额外维度领域最有发言权的大师之一,在暗物质、粒子物理学等方面,Lisa也早已成为了领域内遥遥领先的先锋科学家。《时代周刊》评价她:“这位女性物理学家让我们重新认识了宇宙,更颠覆了物理学这个被视为男性俱乐部的阵营。”

从上世纪开始,便陆续有科学家发现,在我们的宇宙中存在着一些与物理规律相悖的现象,例如一些星系的力学质量(根据其移动速度计算)本应与它的光度质量(根据星系的亮度计算)相差无几。然而实际上,却出现了前者远远大于后者的现象。

这些现象都证明着宇宙中似乎存在着大量看不见的物质——根据科学家的估算,能被人类肉眼所见的物质仅仅只占宇宙的4.9%。由此,暗物质理论应运而生。科学家认为,暗物质不发出任何光,也不发射电磁波,几乎不与任何物质发生碰撞,就像幽灵一样在我们的周围穿梭往来。

Lisa的研究表明,银河系的暗物质以一个圆盘的形式贯穿于整个银河系平面。这一假说源于她对银河系引力效应的研究。剑桥大学的暗物质专家Gerry Gilmore教授解释说:“如果银河系没有暗物质而只有星星,根据计算,太阳将以150千米每秒的速度绕银河系中心行进。而实际上,太阳却是以每秒220千米的速度行进着。所以事实上,整个银河系似乎被某些看不见的暗物质包围了,这远远超过了银河系的发光区域。”

而太阳系在银河系中行进时,会进行周期性的上下运动,Lisa形象地将它比喻为“旋转木马上的马匹”。

Lisa强调,银河系中的暗物质圆盘会影响这种运动的周期,这就导致了太阳系受到的拖曳力发生变化,从而便会周期性地从太阳系边缘的奥尔特云中驱逐出弱束缚物体,这些物体中的一部分可能会撞上地球。

想象一下,如果一个体重很小又不系安全带的小朋友坐在旋转木马上,很有可能被甩出。这也就解释了地球在3500万年时,为什么会出现周期性的陨石坑。而这与3000至3500万年出现的大规模生物灭绝周期,竟然也是吻合的。这便是Lisa 在她的著作《暗物质与恐龙》中最著名的理论假说。

当然,如此具有突破性的观点自然引起了学界的激烈讨论和争议。对此,Lisa觉得相当不满:“天体物理学家特别保守。当然有时这是好事,但是有时保守会让你错过一些精彩的东西。”事实上,Lisa也非常清楚自己的恐龙灭绝理论的推测性质。然而正如她谈到的,她也并不想将毕生的精力都用于可能最后被证伪的命题上。

对于真理的探索并非一朝一夕,经历各种各样的假设甚至猜想,是人类进一步认知宇宙不可避免的途径。“我当然宁愿直接找出答案。”Lisa说。

Lisa喜欢有确定性的东西。她在幼年时便格外热爱数学。“数学与科学的好处是显而易见的,在数学里没有什么是主观的,你能得到答案或者得不到。”

到2004年,Lisa已是公认的世界上被引次数最多的理论物理学家,引用次数大约为一万次。但她没有把自己关在高不可及的学术象牙塔里。作为一个颇具威望的科学家,Lisa也非常热心科学教育与科普事业。她是哈佛大学的终身教授,为大学中所有物理专业和非物理专业的学生教授物理学。

此外,她还在Slate和Vogue上发布了自己的一系列科普书籍,深入浅出的科普内容使她登上了《纽约时报》的畅销书作者排行榜。“我不希望我的书变成一本‘女性’物理学家的书。我希望每个人,女孩、男孩、男人、女人都能对物理学感兴趣。”

Lisa还将物理学应用到了艺术领域。基于研究,她为Hypermusic Prologue的一个投影歌剧撰写了剧本。该剧不是简单地用难以掌握的科学理论来创造艺术,而是糅合了严谨的实验数据、多人演员以及极简主义和抽象化的舞台设计来创新的歌剧类型。

她还和洛杉矶艺术协会联合策划了一个关注规模与尺寸的艺术展览——Measure for Measure。这一艺术展利用当代艺术呈现和探索了“规模”这一概念,Lisa和众多艺术家、策展人希望借由这一展览,帮助观众理解“规模”这一概念在宇宙构成中发挥的重要作用。

而且,如果你喜欢美剧并注意观察的话,Lisa还在《生活大爆炸》中客串过一个路人甲。她的粉丝们还在网络上幽默地呼吁:希望下一次Lisa能出演一个有台词的角色。

“使用电视与文学向公众传播科学简直棒极了。艺术给了我们全新的思考方式。”Lisa Randall不仅正在科学研究方面不断取得突破、成为先锋,同时也正以无畏的、多样的人物形象击破大众对科学家的刻板印象,并将科学的多元魅力展现给我们。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:腾讯WE大会

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