今年,恰好是这场观测的十周年,也是广义相对论创立的110周年。这中间相隔的100年,也是我们世界观突变的100年。今天,这将是嗑嗑科学天文系列的第一期,我们邀请到了刚从加州伯克利访学归来的博士生林春博,聊聊引力波研究背后的故事,尽管目前理论和观测依然矛盾重重,但正如爱因斯坦所说,宇宙的永恒之谜,在于其可理解性,而宇宙竟然能被理解,这本身就是奇迹。
本期嘉宾 林春博 西湖大学仇旻实验室 博士生
本期主持 沈 是
时间轴
04:41
从理论预言到探测:引力波问题的百年经典
7:29
LIGO的探测原理:巨型激光干涉仪,探测质子的千分之一变化
13:28
加州伯克利访学经历:从不同角度探寻宇宙膨胀问题
27:42
宇宙正在超光速膨胀
30:10
如何用引力波去探测宇宙在膨胀
33:10
宇宙真的很坚硬吗?
40:00
宇宙作为一个巨大的实验室
49:13
嘉宾推荐:《宇宙极简史》
————————————————
相关知识准备
本期内容中涉及到的如何测算宇宙膨胀常数(即哈勃常数,H₀)
宇宙距离阶梯法(Cosmic Distance Ladder)
- 核心工具:造父变星 + Ia型超新星(标准烛光)
- 原理:通过造父变星定标近距离星系,再用Ia型超新星扩展到更远距离,建立距离-红移关系。
- 代表结果:SH0ES团队测得 H0=73.04±1.04km/s/Mpc
CMB拟合法(Planck卫星)
- 原理:通过精确测量CMB温度涨落,拟合ΛCDM模型,外推得到H₀。
- 代表结果:Planck 2018给出 H0=67.4±0.5km/s/Mpc
引力波
用引力波观测数据推测宇宙膨胀常数(哈勃常数 H₀)的核心思路,是把引力波源当作“标准汽笛”(standard siren):
- 波本身给出光度距离 D_L;
- 同源的电磁对应体(或透镜延迟、宿主星系光谱)给出红移 z;
- 使用贝叶斯分析方法,独立得到的光度距离与红移带入标准模型拟合,即可解出 H₀。
宇宙微波背景辐射的发现者彭齐亚斯、威尔逊和喇叭形天线。

LIGO检测到的引力波信号图


“The eternal mystery of the world is its comprehensibility… The fact that it is comprehensible is a miracle.”