愛因斯坦場方程式百周年 科學家再次嘗試觀測重力波

愛因斯坦場方程式百周年 科學家再次嘗試觀測重力波
用來測試重力波的巨型管道。Photo Credit: EGO & the Virgo Collaboration

我們想讓你知道的是

能夠觀測重力波對於幫助我們了解宇宙有很重要意義,......唯有透過直接觀測重力波對時間和空間造成的漣漪,我們才能確認對廣義相對論的理解是正確。

1915年11月25日,物理學家愛因斯坦寫下廣義相對論的最終章—重力場方程式,名為愛因斯坦場方程式(Einstein field equations (EFE)),改變了我們對時間、空間和重力的理解。他提出重力波的存在,一種無處不在,而且能夠扭曲時間和空間的能量。一直以來,科學家只有間接的證據,但從未真正「觀測」到重力波。100年後的今日,意大利一處鄉郊地方,一個龐大的實驗即將啟動,這也許是首次人類能夠一瞥這宇宙神奇能量的機會。

宇宙間所有物質的運動都會引發重力波,情況有如把一塊小石擲進水裡,泛起漣漪。理論上,物質的質量越大而運動越劇烈,重力波也越大。「重力是最微弱的力量,即使是最劇烈最璀璨的天文現象,都只是發出微弱的重力波。」倫敦大學帝國學院物理學家Toby Wiseman博士說。

2007年,意大利和美國的科學家分別嘗試觀測重力波,但雙雙失敗。這兩個計劃分別名為Advanced VirgoLigo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)。經過昂貴的改良計劃後,兩台巨大的觀測儀器準備再投入實驗。科學家希望透過觀測重力波造成的極微小時空扭曲,能增加對星體爆炸和黑洞碰撞等天文現象的了解。

簡單來說,Virgo的儀器是由兩個分別長3公里的管道組成一個巨大的「L」形,管道盡頭有鏡子,當科學家分別在管道發射激光,鏡子就會把光波來回反射。管道內的兩道光波在同等長度的管子前進、相遇,它們就會互相抵消,那就什麼都看不到了。 然而,如果有重力波在管道穿過,它會對空間造成極微細的影響;在一瞬間改變了隧道的長度─就是比原子還要小的一丁點兒長度。於是兩度光波在管道內的「旅程」就會變成一長一短,而且互相干擾,而不是互相抵消,科學家就是希望觀測到這微妙的一瞬。

Photo Credit: EGO & the Virgo Collaboration

Photo Credit: EGO & the Virgo Collaboration

科學家花了很長時間去避免實驗受到其他外界因素影響,包括任何聲音和地殼的輕微震動,最大的挑戰是管道內的鏡子,因為輕微的震動也可以令鏡子發出聲響。

好了,即使一切外來因素都透過科技解決了,而實驗也順利測到重力波,這還是不夠的,必須連Ligo也成功測到,以至位於德國的較小型實驗室也測到,才算是成功,我們才能說,愛因斯坦100年前那些話是絕對正確。

Ligo那邊熱切期待看到Virgo成功,因為Virgo的數據將用於Ligo旗下更大型的測試管道。科學家相信Virgo可望在今年底前啟動實驗,到2017年就可以宣布整個實驗成功。

能夠觀測重力波對於幫助我們了解宇宙有很重要意義,「當然,我們有很好的理由去相信它是真的,但唯有透過直接觀測重力波對時間和空間造成的漣漪,我們才能確認對廣義相對論的理解是正確。」Wiseman說。一直以來,天文學家主要是透過觀測天體發出的光去了理解宇宙,若能觀測到重力波,將為探索宇宙打開一扇天窗。


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一圖看懂微電腦瓦斯表:三大安全遮斷功能,守護居家安全「不漏氣」

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我們想讓你知道的是

相較於傳統機械式瓦斯表,微電腦瓦斯表可以主動偵測異常情況,在漏氣、超時使用、五級以上地震發生時,自動遮斷瓦斯,以防瓦斯外漏所造成的氣爆、火災等危害,強化居家安全的守護。

你收過瓦斯公司寄來說明可換裝微電腦瓦斯表的通知單嗎?自從2011年天然氣事業法通過之後,政府便開始推廣微電腦瓦斯表,屆齡換裝微電腦瓦斯表完全免費,每個月也只要多40元的基本費,就可以享受微電腦瓦斯表所帶來的安全保障。和傳統瓦斯表相比,微電腦瓦斯表增加了精密微電腦晶片、感震器、壓力開關、緊急遮斷閥等零組件,在偵測到漏氣、超時使用、大地震時,便會進行自動遮斷功能。這些功能對你我的居家安全有什麼保障?一起來搞懂吧!

微電腦瓦斯表_第一篇_完稿

三大安全遮斷-漏氣遮斷

瓦斯管線會因為風吹雨淋日曬、被老鼠嚙咬等原因,而慢慢老化破裂;再加上台灣地震頻繁,也是導致瓦斯管線鬆脫漏氣的原因之一。一般來說,我們可以透過發現家中瓦斯的使用量異常增加,或者是聞到瓦斯特有的臭味,來注意到瓦斯有漏氣的情況。可是,現代家庭的瓦斯管線往往鋪設在室外,又或者大量漏氣的時候沒人在家、或正在其他房間休息,可能不會發現這個危險警訊。

微電腦瓦斯表可以偵測到瓦斯漏氣的問題,並且自動進行「漏氣遮斷」,在第一時間阻止易燃的瓦斯洩漏,以免在不知情的狀況下浪費瓦斯,甚至造成嚴重災禍,全家人每天都能安心生活。

三大安全遮斷-超時遮斷

想必很多人都有急著出門,然後突然想不起自己到底有沒有把爐火關掉的經驗吧?這種不踏實的心情,在忙得抽不開身的時候,特別讓人覺得難受。大家可能也聽說過,家中長輩開了瓦斯爐燒水泡茶,結果朋友打電話來聊天,講著講著就忘記瓦斯爐的火還開著,如果爐火一直燒下去,可能真的會導致一發不可收拾的憾事。

微電腦瓦斯表可以偵測瓦斯的使用量與時間的關係,開大火的話,用氣的時間會縮短;開小火的時候,時間就會相對拉長。這個功能可以在家人使用瓦斯,但忘了關火時,自動判斷是不是應該要啟動「超時遮斷」的功能。

三大安全遮斷-地震遮斷

發生五級以上的地震時,如果正好在使用瓦斯,微電腦瓦斯表就會馬上停止供氣,這就是「地震遮斷」功能。說到地震,其實和微電腦瓦斯表的發明及推廣有著非常密切的連結。日本早在1987年就開始推廣使用微電腦瓦斯表,因為有這項設備,所以不管是1995年的阪神大地震,或者2011年的311大地震,都因為「地震遮斷」發揮作用,才不至於因為瓦斯而引起更多事故。

同樣位於地震帶上的台灣,我們向來十分在乎房屋的結構和材料是否防震,如果能更進一步裝設微電腦瓦斯表,在地震發生時發揮作用,自動遮斷瓦斯,就能防止因為設備損壞所造成的瓦斯外洩以及氣爆、火災等事故。

微電腦瓦斯表在日本目前已有將近100%之普及率。在台灣,目前的年度裝置率則從2014年的8.43%,提升至2022年第2季的48%。所謂多一份用心,就是多一份保障。在我們小心用氣、用火的同時,再加上微電腦瓦斯表的主動防護,家人的生命安全和財產保障,就更加完整了!

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