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不是科学家也能告诉娃啥是引力波

(2016-02-16 14:24:28)
标签:

杂谈

不是科学家也能告诉娃啥是引力波 

作者| 憨爸

硅谷的一位工程师爸爸

爱分享美式幼教理念和资源,英语、数学和科学启蒙

(本文转载自微信公众号:憨爸在美国

 ID:hanhanusa,转载已获授权)

不是科学家也能告诉娃啥是引力波

2016年2月11日,美国的LIGO项目组宣布发现了引力波(Gravitational Wave)的存在,瞬间“引力波”这三个字变成了2016开春热门词汇,可是引力波到底是个啥玩意?连量子物理都能给娃讲,那么引力波能说给娃听听不?


你别说,我还真把引力波给憨憨讲了一遍,不求他有多深的理解,只是想让他知道有这么一回事,而且对科学能充满好奇和探索之心!

话说引力波是爱因斯坦广义相对论的一个基础,但如果给孩子讲相对论,那个命题也太大了,美国有专门针对幼儿的相对论科普动画,以后我再介绍,今天咱们先集中精力谈好引力波!^_^

正巧好多动画片,比如粉红小猪啊、Dora啊、星球大战啊、Wild Kratts啊,都有不少时空机器的内容在里面,所以咱就从这方面入手!


不是科学家也能告诉娃啥是引力波                                                                                                   
【引言】


我问憨憨,“你想坐时空机器吗?”

小家伙毫不犹豫,“YES!”

我接着问,“那你想去什么地方?什么时代呢?”

他想了下,“我要去暗黑世纪!”

我瞬间石化了,难道最近他梅林、哈利波特的书看多了?我不死心,接着问,“为什么要去那个地方啊?”

憨憨捂着嘴,不好意思地偷笑,“因为那个时候的人不是很聪明啊,我到那里就是最聪明的,我就可以当国王啦~~~”

我和憨妈被他这个理论搞得哭笑不得,好吧,真算服了他了!

紧接着,我就跟憨憨讲,如果想坐时空机器,就需要有一个叫做引力波的东西。


【初级】什么是引力波?


不是科学家也能告诉娃啥是引力波
看到中心那个黑点了吗?就是它在不断地散发着引力波,从而能够引起周围时间和空间的变化。
不是科学家也能告诉娃啥是引力波
假设空间就是一块很大很大的橡胶垫。
不是科学家也能告诉娃啥是引力波
如果你扔一个保龄球下去,这个橡胶垫就会被砸得凹进去一块。

这时候,我把被子铺在床上,把一个网球丢了上去,被子确实凹进去了一块。

就像这样,我指着凹进去的被子对憨憨说。

不是科学家也能告诉娃啥是引力波

物体越大越重,橡胶垫凹进去的就越多,也就是说空间被扭曲的也越多。

还是同样的被子,我紧接着拿了一本厚书丢上去,只见被子凹陷的更多了。

等我把书拿起来的时候,突然看到憨憨吭哧吭哧地捧着一个刚买的大西瓜过来了,“我也要试试。。。”

不是科学家也能告诉娃啥是引力波
在及时保护了我的宝贝大西瓜之后,我问了憨憨一个问题,为什么地球会围绕太阳在转呢?

答案揭晓,那是因为太阳非常巨大,就像砸在那个橡胶垫上,能够带来周围空间的扭曲。
不是科学家也能告诉娃啥是引力波

这时候如果你想在太阳周围行走的话,你会发现,虽然并没有一根绳子拉着你,但你却自动围绕着太阳,沿着圆形轨迹在动。这就是因为空间的扭曲。


总结:


这一阶段能让娃明白,时空机器需要引力波,东西越大越重,越能改变周围的空间。


【中级】如何产生引力波?


如果宝宝对初级的掌握很OK,那么咱们就更进一步吧!


不是科学家也能告诉娃啥是引力波

而当两个巨大的物体一旦加速转圈时,空间的扭曲就会发生变化,从而产生了引力波。

不是科学家也能告诉娃啥是引力波

那么,如果两个人相互在转圈,会产生引力波吗?

我拉着憨憨一起转圈,一边解释。

其实,即便是两个人一起转圈,也会产生时空的波纹,只不过这个波纹非常非常的小,很难检测到而已。

不是科学家也能告诉娃啥是引力波

因此如果想改变时空,我们需要一对非常巨大的物体,动得还非常的快,这样就能产生强大的引力波了。


总结:


这一阶段能让娃明白,两个物体绕圈可以产生引力波,物体越大,产生的引力波越大。


【高级】怎样检测引力波?


如果中级都没把娃绕晕的话,那么咱们就进入最后一关吧!


不是科学家也能告诉娃啥是引力波

紧接着,我又问憨憨一个问题,知道我们该怎样检测到引力波呢?

如果两个人面对面站立,正常情况下,两人之间的空间变化,我们是没法感知到的。

不是科学家也能告诉娃啥是引力波

但是用光就可以。

不是科学家也能告诉娃啥是引力波

于是科学家制造了上面这个设备,长和宽都是一样的,当引力波穿过时,一侧被压缩,另一侧被拉伸,设备里的激光就能发现空间扭曲啦。
 

这就是引力波被检测到的原因!


总结:


这一阶段能让娃明白,激光可以帮助检测到引力波。


怎么样?够简单吧,你看明白了吗?你的宝宝也理解引力波了吗?^_^


至少,我家憨憨学完后,很兴奋地跟我来了一句,“I will make time machine!”(我要做时空机器),好吧,我表示~很期待。。。


(图片来自 Piled Higher and Deeper)

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