这样讲,孩子一定追着你问“引力波”!(附5部科幻电影+科普书籍)

科普2016-02-13尖叫童年



尖叫君语:最近,咱们的天文学、物理学界(甚至可以说是全人类→整个太阳系→整个银河系→整个宇宙)发生了一件天大的好事——科学家终于检测到引力波啦!

 

相信粑粑麻麻们已经被一轮又一轮的引力波刷屏了!看着各种关于引力波的报道,当身边人都在把引力波当谈资时,不造你的心情和尖叫君最开始听到引力波时一样——听着很高大上,然而就是各种搞不懂。

 

可孩子天天缠着问引力波啊,快愁死了,究竟怎么给他科普呢?今天我们就和世界知名大学的教授科学家一起,深入浅出地给孩子讲一讲,究竟啥是引力波,引力波有什么用,能吃的吗?


“引力波”是什么鬼?


一个非常简单的科普。(一位物理学家在发布会现场这样形容自己的心情:“堂堂男子汉很少哭,当时心中忽然暖流涌动,但还是强忍住没哭”,你要相信,当尖叫君终于理解了引力波时也这个心情。)

 

1、首先,我们想象时空是一个巨大的毯子。任何一个有质量的物体都会让毯子产生弯曲。

 

▼小球体,小弯曲

 

▼大球体,大弯曲

 

2. 然后,我们把时空想象成一个湖面。球球让湖面凹陷,弯曲。

 

▪ 如果球是静止的,那么对湖面的影响就是静止的。
▪ 如果球是运动的,那么湖面会起一阵阵涟漪,质量越大,运动越快,涟漪越大,这就是引力波噢

(这也是爱因斯坦广义相对论中关于引力波的简单论述。)

我们这里说的引力波,是两个球在转产生的引力波,如下图。

 



两个黑洞绕着跳舞会产生引力波,两个人绕着跳舞也会产生引力波,只不过引力波非常非常非常小,很难探测到,只有大质量的球球才有可能探测到,两个人产生的引力波就实际上是没法探测到的了。

 

3、三个条件。由上面的论述得到探测到引力波的条件:


(1) 两个非常非常大的球
(2) 他们绕着非常非常快地运动
(3) 用比较牛逼的探测方法。


这次科学家探测到的是什么呢?


▪ 一个球球是29倍太阳质量的黑洞。
▪ 一个球球是36倍太阳质量的黑洞。


他们靠近,碰撞,并合成为了62倍太阳质量的下图像猪鼻子一样的玩意儿。满足了前两个条件。



但是,唔,小学数学老师告诉我们,36+29=65,剩下的3倍太阳质量去哪儿了呢??以引力波的形式辐射出来了。


科学家是如何探测“引力波”的呢?


1、探测的基本原理


接着前面的说,当引力波穿行时,它会拉伸或者积压任何途中遇到的物体。


但问题是,这个拉伸或者压缩都是非常非常非常非常非常微小的,最多大概只有10的负21次方,我们用普通的尺子肯定无法探测到,所以我们得用“光速”这把尺子——激光经过一段距离。


▪ 时间越长,说明距离越长。

▪ 时间越短,说明距离越短。


2、探测的工具——一把非常特别的尺子


科学家们发明了世界上最大和最贵的……L型尺子,科学家们把它叫做LIGO


▲引力波探测器很像一个L型尺子


▲LIGO的“两条腿”都有4000米长,

最近的一次升级就花去了几十亿美元。


  ▲物理学家在地球上建了一大堆探测器。

这次成功的LIGO在美洲东西海岸各有一个探测基地。


发现“引力波”有啥意义呢?


面对宇宙,我们第一次进化出了眼睛和耳朵。


我们地球,相当于本来是一个听力失聪的人,这一刻终于听到宇宙说话了!一个本来是瞎的人,这一刻终于看见宇宙了!


具体+简化来讲有以下意义:


1、一种全新的方式来探索宇宙,原来是用光波来看,现在我们可以用引力波来看。我们可以用引力波观测到原来没法看到的黑洞啦、暗物质、暗能量啦…


2、通过研究引力波,或许有朝一日我们可以实现时间旅行噢!穿越噢!小朋友们,开不开心?


3、证实了爱因斯坦老爷爷的猜想是对哒,完善了相对论的证明。


你看我又猜对!



推荐一些的科普书籍、科幻电影


如果孩子对这些东西感兴趣,不妨趁着寒假,把这些有趣的书籍、科幻电影放给TA看看吧!


▪ 适合孩子看的趣味物理书


主要推荐别莱利曼的《趣味物理学》系列、《少年趣味物理学》、《趣味物理实验》、《我的第一本趣味物理书》、《趣味科学实验》、《中国学生趣味实验365》等。


▪ 适合孩子看的科幻电影


1、《火星救援》



这部电影特别适合带孩子观看,主角自带逗比属性,科幻版的鲁滨逊漂流记,却没有鲁滨逊那么绝望,通篇都是正能量,绝望中充满希望!也没有难懂的科学名词,还可以教育孩子好好学习有多么重要,知识关键时刻确实可以救命,哪怕是农业知识。


2、《星际穿越》



《星际穿越》是一部场面宏大,并在哲学和科学上具有重大意义的电影。它同时包含了各种各样人类的情感,比如爱,生命的意义,过失的弥补等等。它非凡的想象和宏大的情怀惊艳了世人,孩子们不仅能从中了解到许多科学构想,也开启了看待世界的另一扇门。


3、《量子启示录》



故事讲的是,某一天航天局发现一个类似于黑洞的天体(虫洞)出现在地球的附近,吞噬着周围太空的一切,地球很快就会毁灭。从发现到预计的毁灭时间,只有100个小时。于是航天局就找来了两个民间专家来解决。最后两个小时,在两个电影专家还在演算的过程中,一个有沟通障碍的年轻人最终帮了这个大忙,使时间倒流,而这位年轻人已经轮回了672次。


4、《地心引力》



浩瀚美丽的无边宇宙,壮观震撼的摧毁场面,时不时的第一人称视角,让孩子感受宇宙的壮观和恐惧。


5、《蝴蝶效应》



《蝴蝶效应》同样是一部穿越剧,主人公一次又一次的改变着过去,却很难得到一个完美的结局,它触及了我心里最柔软的地方。人生的某个时候的不同的选择,会带来怎样的不同呢?我们有的时候在想,如果当初选择了另一条路,现在也许会很好,可真的是这样吗?电影不一定给你答案,但是选择就是人生,人生的一部分。比较适合小学高年级的孩子~


参考资料:

https://www.zhihu.com/question/24079693#answer-29782891 知乎,陈歪歪的回答

https://www.zhihu.com/question/40299051#answer-29783930

https://www.zhihu.com/question/40230819#answer-29658683


编辑:十三

(ID:jjtongnian)


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