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[专访]赵峥:在1980年就算过双星的引力波的辐射 精选

已有 8376 次阅读 2016-3-14 10:23 |系统分类:人物纪事

作者:张轩中来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-03-10
赵峥先生等人的论文是1980年代中国有人从事引力波研究的证据。

  2016年的3月8日,“蝌蚪五线谱”独家专访了中国物理学会相对论与天体物理分会前任理事长、北京师范大学物理系前任系主任、著名相对论专家赵峥教授。赵峥教授对中国的相对论研究的历史非常清楚,而且本人也曾经做过引力波的计算工作。        

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蝌蚪五线谱(张轩中)访谈赵峥教授(左)

  引力波的辐射一般是很弱的

  赵峥教授告诉“蝌蚪五线谱”,很多星体的运动都会辐射出引力波,但这些引力辐射一般是很弱的。至于到底有多弱,我们可以参考看赵峥教授与刘文彪教授合著的相对论方面的专著《广义相对论基础》(清华大学出版社,2010年)第111页:

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  在书中我们可以看到,木星绕太阳公转的时候,其引力辐射功率大概是5000瓦特。一般的家庭用的微波炉功率1000瓦特,所以,一个木星的引力辐射功率大概相当于5个微波炉的功率。

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  早期研究引力波的故事

  1974年,那时候中国正在文革中,赵峥在东北一个研究所从事非物理的工作(虽然他是中国科技大学物理系毕业,但那时候是分配工作,有时候学物理的很多不能从事物理工作,比如引力探测事业的先驱者陈应天被分配到山东聊城一个工厂里做机械类工作。)

  当年美国马萨诸塞大学的赫尔斯和泰勒用射电望远镜发现了第一颗脉冲双星PSR1913+16(其实这2颗星里只有一颗是真的脉冲星,另外一颗并不是脉冲星),这个系统包括两颗相互绕转的中子星(当然也许是夸克星也不一定,这事情说不好),根据广义相对论,两颗中子星相互绕转会由于引力辐射而损失能量,这两颗中子星的距离会变得越来越接近,会以更快的频率绕转(靠得越近,转得越快)。

  赫尔斯和泰勒经过4年来上千次的观测,在1978年他们对外宣布了此脉冲双星的轨道周期变化率的观测结果,发现周期变化率为每年(2.71+-0.10)*10-9,与广义相对论中按四极辐射公式计算的理论值(2.715+-0.002)*10-9误差范围不超过1%,因而(据说是)完美地验证了广义相对论及其关于引力辐射的推论,间接地证实了引力波的存在。

  这事情看起来有点鬼打架的感觉。

  但在1974年,中国还处在文化大革命之中,与国外的学术交流几乎断绝。赵峥人在东北,并不知道泰勒等人的工作,但他已经听说了1968年韦伯关于“棒状天线”测引力波的工作,当时赵峥了解一下韦伯的这部分工作。

  “蝌蚪五线谱”向赵峥教授请教了他早年做引力波研究的经历,赵峥教授拿出《刘辽文集》,然后他翻到了这一页:

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  看画红线的部分吧。

  那时候是1978年到1980年吧,赵峥在北京师范大学跟刘辽先生读相对论方面的研究生,他们计算了PSR1913+16的引力辐射(因为当时能看到的 赫尔斯和泰勒的文章里只有观测结论,但没有详细的计算推导过程。这个文章的发表时间在1980年,是早期中国研究引力波的重要文献。

  当然,那时候引力与重力是一个意思,重力辐射就是引力辐射,也就是“引力波”了。

  非常值得一提的是,在赵峥等人的这个文章中,有如下被笔者画红线的部分:

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  首先,赵峥等人的计算结果与观测数据在28%的相对误差范围内吻合;其次,文章中所使用的广义相对论能量表述是郎道与他的学生的那个能量表述(因为广义相对论中能量是一个说不太清楚的事情,这事情呀,不能给各位读者说得太细);最后,则是文章中把爱因斯坦场方程与牛顿运动方程结合,不是纯粹的爱因斯坦场方程那一套(全部用广义相对论,不做近似的话,没人能算啊),因此属于一种近似处理。

  赵峥先生等人的论文是1980年代中国有人从事引力波研究的证据。当然在更早期也有胡宁先生等人对引力波的研究文章,在这篇文章中不再展开谈论。

  曾经历霍金第一次访问中国

  赵峥教授还告诉“蝌蚪五线谱”,1985年他在北京师范大学当老师了,当年霍金第一次访问中国,霍金首先访问了合肥的中国科技大学并在那里做了学术报告。随后霍金北上,访问了北京师范大学也做了学术报告,当时北京师范大学刘辽先生的相对论组的几个研究生把霍金抬上了长城,那时候的霍金身体已经不行了,但还能说话。

  据笔者考证,霍金回到欧洲以后,得了支气管的炎症,动了喉咙手术,彻底失去了声音。

  不知道当年的北京的雾霾是不是像现在那么大,是不是北京的雾霾引起了霍金失声?

  尾声

  “蝌蚪五线谱”向赵峥教授请教了很多关于引力波的物理学史方面的事情,本文主要披露的是1985年以前的一些事情。赵峥教授告诉“蝌蚪五线谱”,目前在中国从事引力波的研究人员已经不少,他本人只是在早期做过一些引力波的理论研究工作。在1985年以后2000年以前,做过引力波探测的实验方向的人包括中国高能物理研究所的朱宁、李永贵等人。对于1985年后中国的引力波研究到底发生了什么,“蝌蚪五线谱”将在另外的文章中进行科普介绍。




人类首次探测到引力波
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