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使用相同两台LIGO是平行测量吗? 精选

已有 3599 次阅读 2016-3-22 13:38 |个人分类:乱七八糟|系统分类:观点评述

(1)

   “平行测量”(parallel method)是在材料领域常用的方法。针对同样的化工或者化学实验过程,产生多个样品,然后对样品进行测量,谓之平行测量。这个测量过程可以是一次实验过程产生多个样品,然后对样品测量;也可以是多次实验产生多个样品,然后对样品进行测量。

   “平行测量”之所以在材料领域非常重要,是因为稍微复杂一点的工程过程或者实验过程,往往牵涉两个分散性,一个是工艺过程参数的分散性,一个是被加工的材料的性能的分散性。以塑料加工为例,其控制过程的温度、压强、螺杆转速等等,都有一个变动的范围,这是工艺过程参数的分散性;而被加工的塑料,即使同一牌号的材料,作为高分子材料,其分子量也有很大的分散性。在别的领域,比如机械加工领域,这种分散性也许不是那么重要,但是像塑料这样的材料加工过程,其性能有很强的非线性,也就是说工艺参数或者物性参数稍有变动,往往导致加工出的制品有天壤之别。

   当我们需要了解一个工艺过程是否在参数变动范围内可以导致稳定的结果的时候,平行测量就成为必不可少的手段。只有不同样品的性能有相对比较靠近的性能的时候,我们才说我们的工艺过程是稳定的。而这个时候我们要讨论样品的性能的时候,我们则是取所有这些样品的物性参数的平均值,比如韧性、弹性、分子量等等。

   从数学建模上讨论这一问题,我们会认为各种加工参数都是服从一定分布的随机参量,投入的物料的物性也是随机参量,这样加工出来的样品的性能顺理成章地也是随机的变量。不严格地看待这个问题,我们可以认为不同样品的参数彼此之间是相对独立的,但是他们的参数又遵循一样的分布,这些参数是独立同分布的(i.i.d)。因此当这些样品的参数相互迭加然后取平均,就可以大大减少物性参数的分散性,在平均意义上更好地刻画样品的物性。

(2)

   说回LIGO探测。

   如果我们的检测对象是引力波的某一部分变动情况的话,为了保证测量对象的同一性,我们应该尽量让两台LIGO靠近,这样才能尽量保证两台仪器测量到的是引力波的同一个部分,然后通过平均,将这部分的引力波的性质尽量精确地刻画出来。

   但是,我们知道,两台LIGO相距3000公理之遥,其测量的显然不是引力波的同一个部分。而且,我们也知道,两台仪器测量的波的相应变化有7ms的差距。

   这两台LIGO之所以要放置如此之远,是因为,引力波的波长非常长,而且随时间到达不同地点的变化幅度和频率非常有限,我们准备利用这个特性,将LIGO探测的引力波信号从非常局部的信号中独立出来。比如小的地震,每台LIGO附近的较强的震动,突然的系统光功率波动等等,都会引起LIGO的响应,但是这些因素都比较局部,不足以在两台LIGO产生一样的响应,这样我们就可以在各种辅助仪器消除这些干扰的基础上,进一步消弱这些干扰的影响。

(3)

   总结一下:平行测量,是指尽量在相同状况进行测量,通过信号叠加抵消相应过程的偶然误差;而LIGO探测,则是在尽量相异的情况下对同一事物规律进行测量,通过尽量扣除相异因素,寻找现象的相同因素,来获得结果。从数学上说,这两种方式并无本质不同,但是每种方式强调的侧重方面是不一样的。

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   LIGO可探测到10的负21次方应变的引力波的波长,其余请自行百度。




人类首次探测到引力波
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