宇宙地球全息投影
德國(guó)科學(xué)家試著去理解，為什么他們測(cè)量引力波的設(shè)備接收到一種特別的噪聲。
他們提出有一種可能性是整個(gè)宇宙是一個(gè)全息投影的幻象。
數(shù)月以來(lái)，這種不可解釋的噪音把GEO 600團(tuán)隊(duì)成員搞的焦頭爛額，同樣也在折磨著他們巨大的探測(cè)器。
然而，意外的，一名研究人員用一種理論接近解釋它們。事實(shí)上，他在知道探測(cè)到這些噪音之前已經(jīng)預(yù)言了他們的存在。
據(jù)Craig Hogan說(shuō)GEO 600已經(jīng)偶然發(fā)現(xiàn)了空間-時(shí)間的基本原理，空間-時(shí)間最終的奇點(diǎn)很象愛(ài)因斯坦描述的那樣光滑連續(xù)，塌陷成為一個(gè)“谷粒”，就如你放大的時(shí)候一張報(bào)紙圖片收縮成為一點(diǎn)。他是一名位于伊利諾斯州的Batavia費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室離子物理研究室的物理學(xué)家。Hogan說(shuō)：“看上去空間-時(shí)間的微觀量子震動(dòng)正在幫助GEO 600克服困難。”
Hogan剛剛被任命為費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室粒子天體物理中心主任，他說(shuō)：“如果這些不能讓你刮目相看的話，還有一個(gè)更大的震撼將要發(fā)生。如果GEO 600的結(jié)果同我的猜想一致的話，那么我們就生活在一個(gè)巨大的宇宙全息投影之中。
我們生活在一個(gè)全息投影中的想法可能聽(tīng)起來(lái)很荒謬，但是這是我們對(duì)黑洞的最佳理解的自然推論，有著相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摶A(chǔ)。這個(gè)想法同樣對(duì)物理學(xué)家理解宇宙怎樣在其最基本的層次運(yùn)行有驚人的作用。
你在信用卡和鈔票上看到的全息投影是被蝕刻在二維的塑料膜上的。
當(dāng)光在塑料膜上反射，它會(huì)呈現(xiàn)出3D圖像。在1990s物理學(xué)家Leonard Susskind 和諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Gerard ’t Hooft曾經(jīng)猜想作為一個(gè)整體，相同的原理可能適用于整個(gè)宇宙。我們每天的經(jīng)歷可能只是發(fā)生在遙遠(yuǎn)的二維平面的物理過(guò)程的全息投影。
Craig Hogan是一名芝加哥大學(xué)的天文學(xué)和物理學(xué)教授，是費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室粒子天體物理中心主任。
他因他的“全息噪音”理論廣為人知，全息原理可能意味著量子在空間位置的波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生引力波探測(cè)器可測(cè)量的背景噪音或者全息噪音，尤其是GEO 600
宇宙地球全息投影
GEO 600是一個(gè)引力波探測(cè)器，位于德國(guó)的Sarstedt附近。
這個(gè)設(shè)備，和它的姊妹干涉探測(cè)器一樣，在運(yùn)作的時(shí)候是曾經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)的一些最靈敏的引力波探測(cè)器之一。他們是為測(cè)量距離的相對(duì)變化而設(shè)計(jì)的，精度為1/10−21,大約為一個(gè)原子的尺寸同太陽(yáng)到地球的距離的比。GEO 600能夠在50Hz到1.5 kHz頻率范圍內(nèi)測(cè)量引力波。
這個(gè)項(xiàng)目在1995年開(kāi)始建設(shè)。
引力波天文臺(tái)攜手合作
在空間-時(shí)間中探測(cè)波是接近真實(shí)的一個(gè)步驟，現(xiàn)在世界上最靈敏的天文臺(tái)都團(tuán)結(jié)起來(lái)了。合作增加未來(lái)四年引力波被探測(cè)到的機(jī)率。
引力波是在空間-時(shí)間中由于劇烈天文的事件產(chǎn)生的以光速擴(kuò)散的波，如超新星爆發(fā)，黑洞和中子星的合并等。
科學(xué)家為探測(cè)這種波，已經(jīng)建成靈敏的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
使用激光，他們可以測(cè)量裝有鏡子的內(nèi)部有兩個(gè)互為直角的測(cè)試懸臂。引力波能減少隧道的一只懸臂之間的距離，同時(shí)在另一邊增加距離。雖然數(shù)值很小，但是理論上是可以測(cè)量的。
現(xiàn)在，世界上主要的引力波天文臺(tái)團(tuán)結(jié)起來(lái)增加探測(cè)到引力波的機(jī)率。
共識(shí)團(tuán)結(jié)起了激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)，位于華盛頓的漢福德（美國(guó)華盛頓州南部原子能研究重要中心）和路易斯安娜州的利文斯頓；Virgo天文臺(tái)，位于意大利比薩附近；GEO 600天文臺(tái)，位于德國(guó)的漢諾威附近。
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三角測(cè)量數(shù)據(jù)
“協(xié)議意味著三個(gè)天文臺(tái)將把他們各自的數(shù)據(jù)整合分析，以增加他們發(fā)現(xiàn)微弱信號(hào)的機(jī)率。這些信號(hào)可能隱藏在探測(cè)到的噪聲中。”紐約錫拉丘茲大學(xué)的LIGO科學(xué)家Peter Saulson說(shuō)。
集中數(shù)據(jù)同樣使三角測(cè)量成為可能，這樣可以確定探測(cè)到的引力波的來(lái)源。
迄今為止，沒(méi)有探測(cè)器探測(cè)到引力波，很難計(jì)算出用現(xiàn)在的天文臺(tái)探測(cè)到引力波的概率。
一對(duì)相鄰的星球的合并—聚集的黑洞是可測(cè)的，但是天文學(xué)家并不確定這種事件發(fā)生的概率。超新星的塌陷同樣能產(chǎn)生引力波，但是物理學(xué)家非常不確定這類(lèi)波的強(qiáng)度有多大。
然而，天文學(xué)家對(duì)兩個(gè)中子星因合并而產(chǎn)生的引力波概率和強(qiáng)度有很好的把握。
他們相信LIGO能探測(cè)到5千萬(wàn)光年以外的這類(lèi)事件的發(fā)生。但是在LIGO能檢測(cè)到的范圍內(nèi)還未發(fā)現(xiàn)有這類(lèi)事件發(fā)生。
“一連串事件”
LIGO的一個(gè)改良版本，名字叫強(qiáng)化LIGO(Advanced LIGO)，可以將中子星合并的探測(cè)范圍擴(kuò)展到6.5億光年-“距離足夠，所以我們確實(shí)期待通過(guò)一年的觀測(cè)可以探測(cè)到一連串事件。”Saulson對(duì)“新科學(xué)家”（New Scientist）說(shuō)。
如果美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的2008年預(yù)算通過(guò)的話，這次升級(jí)的準(zhǔn)備工作將在2008年開(kāi)始，預(yù)算包括為升級(jí)強(qiáng)化LIGO所需的3.3千萬(wàn)美元。
“但是這次升級(jí)要到2014年才能完成。并且校對(duì)和測(cè)試至少兩年，而且在科學(xué)探測(cè)可以開(kāi)始之前也可能需要使用。”Saulson說(shuō)。
在LIGO因升級(jí)關(guān)閉之前，LIGO和另外兩個(gè)天文臺(tái)齊心協(xié)力，增加探測(cè)到引力波的概率。如果資金到位時(shí)間如計(jì)劃一樣，LIGO將在2010或者2011早些時(shí)候關(guān)閉。
靈敏度升級(jí)
“在數(shù)據(jù)分享開(kāi)始之前，Virgo需要做一些附件的改良來(lái)達(dá)到與LIGO相同的靈敏度。”Carlo Bradaschia說(shuō)，他是位于意大利比薩地區(qū)的國(guó)家核物理研究所（INFN）Virgo天文臺(tái)的科學(xué)家。
“五月開(kāi)始，最有可能的，我想我們將能達(dá)到LIGO（的精度），并開(kāi)始有效的充分共享數(shù)據(jù)。”他對(duì)“新科學(xué)家”說(shuō)。
LIGO和Virgo更先進(jìn)的升級(jí)計(jì)劃在2008年，靈敏度各自都大概提高一倍。
另一個(gè)名叫空間天線式激光干涉儀（LISA）引力波天文臺(tái)推遲到下個(gè)十年投入使用。
宇宙地球全息投影
空間天線式激光干涉儀
NASA和歐洲太空總署的一個(gè)共同任務(wù)，很容易感覺(jué)到頻率范圍與其他陸基天文臺(tái)的不同。
用少于1赫茲的頻率可能探測(cè)到引力波，這樣可以探測(cè)到其他星系中心的超重黑洞的合并。
