太阳“老化后”或失去对太阳系的控制，地球成流浪行星？
咱们地球现在是围绕在太阳周围运转的，太阳对于地球上生命的重要性我想大家应该也很清楚，但是太阳并不是一成不变的，在未来太阳也会走向消亡。现在的太阳其实是处在一个青年的时期，如果它要慢慢的走向老年之后，地球又何去何从，最终变成什么样子？
毫无疑问，我们迟早会观测到引力波。这种对空间和时间的有节奏的挤压和舒展是科学最成熟的理论之一–爱因斯坦的广义相对论的自然效果。因此，当我们制作一台能够考察海浪的机械时，似乎发现在检测到之前只是时间问题。 激光干涉仪引力波观测站的互助，也就是众所周知的LIGO，于2015年9月12日启动了升级的探测器。在48小时内，它举行了第一次探测。几个月后，研究人员在信号中充满信心地宣布了一项发现。天下各地的头条新闻很快就宣告了上个世纪最伟大的科学突破之一。2017年，诺贝尔奖接踵而至。今后还发现了另外五个“海浪”。 他们存在吗？这是一群物理学家提出的问题，他们对数据举行了自己的剖析。“我们以为LIGO没有为探测到任何引力波事宜提供令人信服的证据。”该组织的发言人安德鲁·杰克逊(Andrew Jackson)说。凭据他们的说法，这一突破基本不是这样的：它完全是一种幻觉。 2016年2月11日传出了第一次发现引力波的重大新闻。在一次新闻公布会上，该互助组织的资深成员宣布，他们的探测器已经探测到了两个遥远的黑洞相互旋转时发射的引力波的特征。 总部设在丹麦哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所的杰克逊小组的疑虑始于这次新闻公布会。研究人员对宣布这一发现时所使用的自信语言感应惊讶，并决议更仔细地检查。 他们的主张不是无理取闹。虽然研究人员不研究引力波，但他们拥有信号剖析方面的专业知识，也有处置大数据集的履历，好比宇宙微波靠山辐射–宇宙大爆炸的余辉在天空中以精致的模式流传。“这些人是可信的科学家。”纽约锡拉丘兹大学的邓肯·布朗说，他是一位引力波专家，但最近离开了LIGO的互助。
第一次引力波发现于2016年2月11日向全天下宣布 引力波是由黑洞或中子星等大质量物体的碰撞引起的。它们旅行了数十亿年，交替地挤压和拉伸它们前进的时空。它们向四面八方扩散，越走越弱，但在地球上用足够敏捷的仪器就能探测到它们。 LIGO互助制作了两台这样的仪器，在华盛顿州汉福德探测器和路易斯安那州利文斯顿探测器。位于意大利比萨四周的第三个名为Virgo的自力仪器于2017年与其他仪器相连。这些“干涉仪”将激光射入两条长长的隧道，然后将其反射回来，使脉冲同时到达。通过引力波将扭曲时空，使一个隧道比另一个隧道更长，进而无法同步。 引力波冲过地球时，它们是异常微弱的，我们所期望的隧道长度的转变约莫相当于质子直径的千分之一。这远远小于来自靠山地震震惊的滋扰，甚至比探测器硬件的自然热振动要小得多。在引力波探测中，噪声是一个很大的问题。 这就是为什么在差别的地方都有探测器。我们知道引力波以光速流传，以是任何信号只有在适当的时间距离出现在所有探测器上才是正当的。减去谁人配合的信号，剩下的就是每个探测器在任何时刻所特有的残余噪声，由于它的地震振动等等都是不停转变的。 这是LIGO从噪音中提取引力波信号的主要计谋。然则当杰克逊和他的团队查看第一次发现的数据时，他们的嫌疑增加了。早先，杰克逊打印出两个原始信号的图表，并把它们放在一起对比。他以为两者之间有某种联系，他和他的团队厥后掌握了LIGO研究人员宣布的基础数据，并举行了盘算。他们查了又查，但他们发现，汉福德探测器和利文斯顿探测器的残余噪声有着配合的特征。“我们得出了一个异常令人不安的结论。”杰克逊说，“他们没有把信号和噪音离开。” 丹麦的研究小组把他们的研究讲述写了出来，并上传到了网上。在没有收到LIGO互助的回复后，他们将其提交给了“宇宙学和天体粒子物理杂志”。该杂志的编辑，德国慕尼黑路德维希马西米兰大学的维阿切斯拉夫·穆哈诺夫，他是天下著名的宇宙学家。该杂志的编辑和照料委员会包罗一些顶尖物理学家，如剑桥大学的马丁·里斯、牛津大学的乔安娜·邓克利和加利福尼亚州斯坦福大学的安德烈·林德。
穆哈诺夫将这份文件送交有适当资格的专家审查。评审员的身份通常是保密的，这样他们就可以自由谈论稿件，但这些人都是“声誉很高”的人，穆哈诺夫说：“没有人能够指出丹麦剖析中的详细错误。” 小事引起的轩然大波？究竟，广义相对论究竟是我们最能被证实的理论之一，以是我们有充实的理由以为它对引力波的展望是准确的。我们知道LIGO应该足够敏捷来检测它们。这些仪器正以正确的理论展望的速率发现引力波。那为什么还要忧郁这个噪音呢？ 这个问题有一个简朴的谜底。物理学家以前也犯过错误，这些错误只有在亲切关注实验噪声的情形下才会露出出来。 解决引力波争议的第一步是询问LIGO的研究人员是若何知道该寻找什么的。他们从噪音中挖掘信号的方式是盘算一个信号应该是什么样子，然后从检测到的数据中删除它。 盘算出一个信号应该是什么样子需要解决爱因斯坦的广义相对论方程，它告诉我们引力是若何改变时空的。LIGO数据剖析师中的资深人物，蒙大拿州立大学的尼尔·科尼什说：“我们无法正确地为两个黑洞合并的情形求解爱因斯坦方程，相反，剖析师使用几种方式来近似他们期望看到的信号。” 第一种方式被称为数值方式，它将时空支解成块。而不是求解一个延续的空间块的方程，您只需解决有限数目的部门。这对照容易，但仍然需要伟大的盘算能力，这意味着不能能对所有可能的引力波源都这样做。 一种更普遍的方式，称为剖析法，使用爱因斯坦方程的近似，为引力波信号天生模板，这些信号将由差别的源(如差别质量的黑洞)发生。这些盘算只需不到一秒的时间，但不够正确，不足以模拟两个黑洞的最终合并。这个终端游戏是在附加盘算中建模的，在这个盘算中，研究人员调整参数以拟合初始剖析解的效果。
为了探测引力波，LIGO的探测器需要一个平静的环境 科尼什认可，使用预先盘算过的模板是个问题。通过模板搜索，
人类物理实验或许能吞噬整个宇宙？什么会拥有如此恐怖力量？
英国皇家天文学家马� だ锼咕羰�(Martin Rees)在他的新书“关于未来”(On the Future)中发出了一条黑暗的警告。在评估人类面临的各种威胁时，他将注意力转向了旨在探索自然规律的粒子加速器实验。他写道：“一些物理学家提出了这样一种可能性，即这些实验可能会更糟糕
你只能找到你想要的器械。更主要的是，有一些模板，例如那些代表由某些类型的超新星爆炸发生的波，LIGO的研究人员无法缔造。 这就是为什么科尼什更喜欢他辅助开发的第三种方式，涉及到用细小的波确立一个模子。这就像一个波信号的细小部门，可以通过各种方式组装。改变部件的数目和形状，直到找到从噪声中去除信号的组合。由于小波剖析不会对发生引力波的因素做出任何假设，以是它可以做出最深刻的发现。科尼什说，小波“允许我们探测未知的未知数”。瑕玷是，它们没有告诉我们任何有关检测到的源的物理属性的信息。为此，我们必须将组织的信号与模板或数值剖析举行对照。 这三种方式面临的挑战是，要准确地从数据中删除信号需要你知道何时应该住手。换句话说，你必须明白残余噪声应该是什么样子。这是异常棘手的。你可以忘记在没有引力波的情形下运行探测器来获得靠山读数。噪音转变很大，没有可靠的靠山。相反，LIGO依赖于对探测器中的噪声举行定性，这样他们就知道在任何给定的时间它应该是什么样子。“我们所做的许多事情都是模拟和研究噪音。”科尼什说。 关于第一次探测的论文使用的数据图更多的是‘说明性’而不是正确性的。 杰克逊对LIGO的噪音剖析持嫌疑态度。问题之一是没有对协作效果举行自力检查。但最近几年的另一项卓越的物理发现–希格斯玻色子就不是这样了。通过剖析瑞士日内瓦四周的欧洲核子研究中心（CERN）两个差别探测器的多个控制优越的粒子碰撞，证实了该粒子的存在。两个探测器组相互保持效果直到剖析完成。
相反，LIGO必须处置单一的、不能控制的、不能重复的事宜。虽然有三个探测器，但它们几乎是一台仪器。只管有四个数据剖析小组，他们不能完全离开事情，由于检测历程的一部门需要检查所有的仪器都看到了信号。它缔造了一种情形，在这种情形下，每一次努力的考察都是不能磨练的结论。外部人士必须信赖，LIGO正在准确地推行其职责。 纯说明性 对这种信托也有合理的质疑。例如，这项互助决议宣布并非从现实剖析中得出的数据图样。科尼什说，“物理谈论快报”中关于第一次检测的论文使用的数据图更多的是“说明性的”，而不是正确的。论文中的一些效果不是用剖析算法找到的，而是“肉眼”获得的。 作为那时LIGO互助的一部门，布朗注释说这是一种提供视觉辅助的实验。“它是为了教学目的而手工调校的。”他说，他感应遗憾的是，这个数字没有贴上标签来指出这一点。 在这样一份经由偕行评审的科学讲述中，这种“手工调优”数据的出现无疑是不寻常的。当有人询问处置这篇论文的编辑罗伯特·加里斯托，是否意识到，揭晓的数据图并非直接来源于LIGO的数据，而是“教育学”的，而且是“通过眼睛”完成的，以及该期刊是否通常接受说明数据。加里斯托拒绝置评。 在LIGO宣布的供民众使用的数据中也值得嫌疑。这种互助近似于从汉福德信号中减去利文斯顿信号，在数据中留下相关性，杰克逊注重到了这种相关性。现在数据公布网页上有一条注释，说公然可用的波形“没有被调整为正确地去除信号”。 不管讲述和数据公布的瑕玷是什么，科尼什坚持以为，现实的剖析是用处置工具完成的，这些工具花了许多年才开发出来，实现了伟大的盘算能力，而且它运行得很完善。 然而，任何在互助之外的人都必须信赖他的话。“这是有问题的：没有足够的数据来自力举行剖析，”杰克逊说。“看上去它们是开放的，根但本没有开放。” 布朗赞成这是一个问题。他说：“LIGO已经取得了长足的提高，而且正朝着开放数据和可再生科学的偏向生长。但我以为还没到那一步。” 丹麦小组在三篇偕行评议的论文中揭晓的自力观察发现，几乎没有证据解释2015年9月的信号中存在引力波。杰克逊说，第一次被探测到的概率是从一个涉及黑洞的事宜中获得的，而LIGO声称的性子为0.000004。这与小行星撞击的几率大致相同。信号被任何一种黑洞合并的可能性也不是很大。杰克逊和他的同事们盘算出这个数字是0.008。 同时发出的信号 另有其他证据解释，厥后的探测至少有一次来自引力波。2017年8月17日，轨道费米望远镜在LIGO和Virgo探测器接收到一个信号的同时，看到了电磁辐射发作。对所有证据的剖析解释，这两种信号都来自两颗中子星的凶猛碰撞。 然而，丹麦整体也持差别意见。他们指出，此次互助最初将这一事宜标记为虚伪，由于它与所谓的“小故障”不约而同。探测器受到这些短暂的、令人费解的噪音的困扰，有时每小时几回。它们似乎与干涉仪的硬件、悬吊线和隔震装备有关。科尼什说，LIGO的剖析师最终成功地消除了噪声，并展现了信号，但杰克逊和他的互助者再次不信赖使用的方式，事实是没有办法检查他们。 布朗以为丹麦小组的剖析是错误的，但值得一试。科尼什认可，仔细审查可能不是一件坏事。他和他的同事设计揭晓一篇形貌LIGO噪声的详细特征的论文。“这是一种我们并不真正想写的论文，由于它很无聊，我们有更多令人兴奋的事情要做。”然则，他弥补说：“这很主要，增强审查和指斥最终可能不是坏事。你必须明白你的噪音。” 科尔斯本人并不嫌疑我们已经探测到了引力波，但他赞成杰克逊的看法，即只有自力的科学家能够检查原始数据和剖析工具，才气证实这一点。“本着开放科学的精神，我以为LIGO应该释放重现其效果所需的一切。”
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