据新一期《天体物理学快报》报道，LIGO-Virgo-KAGRA国际合作组织宣布，他们在去年10月和11 月探测到两起极为特殊的、由黑洞并合产生的引力波事件，分别命名为GW241011和GW241110。参与 并合的黑洞不仅展现了异常的自旋特征，还可能是人类首次观测到的"第二代黑洞"。这一发现为揭示宇 宙中最神秘的天体现象提供了新线索。 科学家指出，这两起事件都指向一个耐人寻味的可能性——第二代黑洞——由两颗第一代黑洞并合 形成的黑洞。第一代黑洞通常源自大质量恒星坍缩。与恒星坍缩形成的黑洞相比，第二代黑洞往往质量 更大、自旋更快，其形成过程有助于解释"质量鸿沟"中黑洞的存在。这样的层级并合通常发生在恒星团 等高密度环境中，黑洞彼此靠近并多次相遇、融合。 英国卡迪夫大学教授、LIGO科学合作组织发言人斯蒂芬·费尔赫斯特表示，GW241011和GW241110 是LIGO-Virgo-KAGRA网络观测到的数百起事件中最特殊的两起。两起事件中都存在一个质量明显更大 且自旋很快的黑洞，为"第二代黑洞"的形成提供了令人信服的证据。（记者张佳欣） 2024年10月11日探测到的首个并合事件（GW241011）发生在约7 ...

新华社北京10月28日电 全国政协"委员科学讲堂"28日在京举办科普讲座，主题是"引力波：宇宙奥秘 的新信使"。全国政协副主席沈跃跃出席。 全国政协委员、中国科学院院士蔡荣根从理论预言、实验探测和科学意义等多个维度，介绍了引力波的 前世今生和未来展望，并与现场观众互动交流。部分全国和地方政协委员、科研工作者、师生代表等 700余人参加。 "委员科学讲堂"是全国政协深入贯彻落实习近平总书记关于做好科普工作重要论述的实际行动，是全国 政协委员履职"服务为民"活动的重要内容，旨在发挥政协委员专业优势，为提高社会大众科学素质作出 积极贡献。 ...

文章核心观点 - AI技术在引力波探测领域取得显著进展 从2015年首次探测到2025年已能协助科学家进行探测器设计和算法优化[1] AI技术应用 - AI协助科学家设计了50套全新的引力波探测器[1] - AI帮助设计新的控制算法 将引力波探测能力提升100倍[1] 行业发展里程碑 - 引力波探测技术自2015年首次实现后持续发展[1] - 至2025年AI已成为引力波探测领域的重要辅助工具[1]

引力波探测技术进展 - 引力波探测技术取得飞跃进展，尤其是仪器噪声得到极大压制，使信号清晰度大幅提升 [4] - LIGO、Virgo与KAGRA通过抑制激光干涉仪中的经典与量子噪声，大幅提升了探测灵敏度 [6] - 探测能力显著增强，目前已能平均每三天观测到一次黑洞并合事件，迄今共探测到约300例黑洞并合 [7] - 在最近一轮科学运行中发现约220例候选事件，数量超过前三轮总和的两倍 [7] GW250114引力波事件里程碑发现 - 2025年1月14日探测到的GW250114事件是十周年的里程碑发现，与十年前的GW150914事件类似，均来自约13亿光年之外、质量在30-40倍太阳质量之间的黑洞并合 [4][7] - 得益于技术进步，GW250114信号比十年前的首次探测清晰三倍以上，信噪比高达80 [4][7] - 高信噪比使得研究人员能够前所未有地"听见"并合后的铃宕（Ringdown）信号 [7] 克尔黑洞性质验证 - 研究人员首次高置信度确认GW250114事件中并合形成的黑洞发出了至少两种预测中的声音，其频率与理论预期完全一致 [11] - 研究识别出基频模式和一种更高频率、衰减更快的振动泛音，频率和衰减率与克尔度规预测完美吻合 [11][12] - 从泛音计算出的质量和自旋与基音计算结果完全一致，提供了迄今为止最强有力的证据证明自然界中的黑洞是爱因斯坦广义相对论所预测的克尔黑洞 [11][12][14] 霍金黑洞面积定理验证 - 通过精确分析并合后"铃宕阶段"的引力波信号，测量出新黑洞的质量和自旋，计算出其表面积 [16] - 最终黑洞的表面积比并合前两个黑洞的总和更大，从约24万平方公里增加至约40万平方公里，面积增加约65% [18][20] - 此次验证结果的置信度达到99.999%，远超2021年首次检验时95%的置信度，是对霍金定理的直接观测验证 [20]

项目背景与意义 - 原初引力波探测被公认为重大基础科学前沿 是检验宇宙起源理论的关键实验 [8] - 原初引力波产生于宇宙诞生之初 承载宇宙诞生的核心秘密 是宇宙暴胀时期的时空量子涨落产生的遗迹 [10] - 探测原初引力波可帮助理解宇宙起源 检验暴胀 反弹等宇宙理论 [10] - 全球共有3个原初引力波探测实验基地 阿里站是北半球首个高海拔基地 填补中国在该领域空白 [15] 技术突破与设备性能 - 阿里原初引力波一号望远镜是同类型中有效口径最大 通光量最大 可容纳探测器数量最多的望远镜 多项性能国际领先 [16] - 望远镜采用低温超导探测器等尖端技术 推动中国在先进高灵敏度探测技术 低温读出电子学等领域发展 [16] - 实验实现多项关键技术突破 对原初引力波科学 低温超导探测器研制 CMB数据分析等领域起重大推动作用 [16] - 望远镜成功获取月球和木星辐射的150吉赫兹频段清晰图像 标志中国在该领域迈出关键一步 [8][15] 建设历程与国际合作 - 2014年提出中国首个原初引力波探测实验AliCPT 2016年底正式启动 2017年3月观测站基建动工 [11] - 观测站位于西藏阿里地区海拔5250米山顶 占地面积5000平方米 建筑面积800平方米 [12][15] - 项目由中国科学院高能物理研究所牵头 联合国内外16家科研机构开展国际合作 [17] - 二期计划已提上日程 将对望远镜升级并增加探测器数量 部署低频望远镜 [17] 环境挑战与选址原因 - 选址阿里因大气透明度高 水汽含量低 能清晰捕捉原初B模式偏振信号 [13] - 施工面临高海拔缺氧 强烈紫外线 极端大风 极低气温等挑战 施工季仅每年5月至10月 [13][14] - 科研人员需背负便携式吸氧机工作 平原地区简单工作在此需数倍时间和体力 [6][14]

核心观点 - 搜狐创始人张朝阳与剑桥大学教授汤大卫进行近三小时物理对话 覆盖经典力学 电磁学 相对论 量子力学等领域 强调基础科学传播的重要性 并主张利用互联网作为公共教育工具 [1][3][11] 经典物理 - 牛顿力学创立过程存在秘辛 牛顿曾将运动定律与万有引力定律成果尘封二十年 直到哈雷登门拜访才面世 牛顿第二定理通过方程两边质量相消揭示引力普适性 [4] - 流体力学中纳维-斯托克斯方程曾因忽略粘性项被误认为飞机不能飞 1905年普朗特发现粘性项导致机翼边界层内湍流和梯度效应叠加产生升力 粘性项是飞机起飞核心而非机翼形状 [5] - 夸克-胶子等离子体运动也能用流体力学描述 该方程被视为宇宙通用语言 英国物理系普遍忽视流体力学教学是巨大遗憾 [5] 场论革命 - 电磁学发展是理论突破典范 法拉第提出场概念 麦克斯韦整合电磁场方程预言光速恒定 为相对论铺路 麦克斯韦方程组4条方程加1条洛伦兹力方程描述全部电磁相互作用 百年未变 [6] - 量子力学框架由海森堡1925年创立 矩阵力学成为主流表述形式 精髓在于离散性即束缚态分立能级 而非薛定谔的猫等出圈词汇 [7] - 量子场论曾面临无穷大相互作用难题 导致玻尔设想推翻能量守恒 海森堡考虑打破空间连续性 二战后才逐步攻克 缪子反常磁矩问题去年取得进展 格点QCD计算结果与实验值小数点后第9位完美吻合 [7] 宇宙之谜 - 广义相对论中任一时空点小邻域可近似为平直时空或匀加速时空 但无法通过全局调整将引力变成加速度 因相邻点可能感受不同加速度 [8] - 2015年引力波发现是本世纪最伟大科学突破 源于两个30倍太阳质量黑洞合并 黑洞需绕行数十亿年靠引力波消耗能量才可合并 若发现数百倍太阳质量黑洞则预示新物理规律 远小于太阳质量黑洞必源于宇宙大爆炸 [8] - 银河系有百亿颗恒星 全宇宙有千亿个星系 类太阳系结构普遍存在 物理学家从概率角度认为宇宙应存在外星生命 但生物学家认为生命形成需极低概率巧合事件 [8][9] - 外星生命与地球距离极其遥远 因宇宙均匀性只体现在百万光年尺度 外星人或UFO抵达地球可能性微乎其微 时空尺度限制让星际造访几乎不可能 [9] 科学推广 - 汤大卫教授讲义在个人网站收获百万点击量 但科普比教学更具挑战性 因必须使用比喻 物理是数学的语言 霍金在《时间简史》中坚持放入公式E=MC2 结果成为畅销书 [10] - 科学本质是数学与计算结合 科普不必回避公式和深度 科学教育必须注入严谨数学思维 《张朝阳的物理课》以硬核推导为特色 用数理公式研算万物规律 成为火爆全网知识IP [10][11] - 互联网时代让知识传播更平等 物理学家可在个人社交平台发布研究成果 利用互联网作为公共教育工具 让大众参与讨论交流 建议年轻人更多参与社交成为关键意见领袖 [3][11]

研究背景与核心发现 - 中国科学院上海天文台科研团队首次发现双黑洞并合事件可能发生在第三个致密天体附近 这一突破性进展为揭开双黑洞形成机制提供全新线索 [1] - 自2015年人类首次探测到引力波以来 国际引力波探测联合机构已探测超过100次引力波事件 其中绝大多数来自双黑洞并合 [1] - 2018年该团队首次提出由超大质量黑洞和绕其运行的恒星质量双黑洞组成"三人组"系统的科学设想 该模型已被国际LISA计划及中国空间引力波探测计划列为重点研究对象 [1] 具体案例研究 - 研究团队聚焦引力波事件GW190814 该事件中两个黑洞质量相差近10倍 质量悬殊特征暗示可能存在第三致密天体影响 [2] - 双黑洞在第三致密天体附近并合时会产生视向加速度 通过多普勒效应改变引力波频率并在信号中留下独特印记 [2] - 团队构建包含视向加速度的引力波波形模板 对多个高信噪比双黑洞事件进行分析 数据显示GW190814事件存在视向加速度的证据 [2] 学术价值与意义 - 这是国际上首次在双黑洞并合事件中发现第三致密天体存在的明确迹象 表明双黑洞可能形成于更复杂的引力系统 [2] - 研究成果于8月1日发表在国际学术期刊《天体物理杂志快报》 对揭示双黑洞形成通道具有重要价值 [1][2]

研究背景与发现 - 自2015年以来国际引力波探测联合机构已探测超过100次引力波事件，其中绝大多数来自双黑洞并合 [2] - 中国科学院上海天文台团队首次发现双黑洞并合事件可能发生在第三个致密天体附近，成果发表于2025年8月《天体物理学杂志快报》 [2] 理论假设与研究对象 - 2018年研究团队提出科学设想：超大质量黑洞与绕其运行的恒星质量双黑洞组成"三人组"，双黑洞在引力作用下轨道缩小并发射引力波 [2] - 研究聚焦引力波事件GW190814，其双黑洞质量相差近10倍，质量悬殊组合可能是受第三个超大质量黑洞引力影响的结果 [2] 研究方法与关键证据 - 双黑洞绕第三个天体运动会产生视向加速度，通过多普勒效应改变引力波频率并在信号中留下独特印记 [3] - 团队构建包含视向加速度的引力波波形模板，分析证实GW190814事件数据强烈支持存在视向加速度 [3] 研究意义 - 这是国际上首次在双黑洞并合事件中发现第三个致密天体存在的明确迹象 [4]

双黑洞研究突破 - 中国科学院上海天文台科研团队首次发现双黑洞并合事件可能发生在第三个致密天体附近，为双黑洞形成机制提供新线索 [1] - 研究成果于2025年8月1日发表于《天体物理杂志快报》，突破性进展涉及双黑洞与超大质量黑洞组成的"三人组"系统 [1] 引力波探测背景 - 自2015年首次探测引力波以来，国际机构已记录超100次引力波事件，其中多数源自双黑洞并合 [1] - 2018年韩文标团队提出"超大质量黑洞+恒星质量双黑洞"的三体系统理论，被LISA和中国空间引力波计划列为重点研究对象 [1] GW190814事件分析 - 引力波事件GW190814中两黑洞质量相差近10倍，异常比例可能源于第三致密天体（超大质量黑洞）的引力干扰 [2] - 团队通过构建含视向加速度的波形模板，首次在GW190814数据中发现第三致密天体存在的多普勒效应证据 [2] - 该发现表明双黑洞可能形成于复杂引力系统，而非孤立环境，对理解其演化路径具有里程碑意义 [2]

引力波探测新发现 - 国际引力波探测联合机构自2015年以来已探测超过100次引力波事件，其中绝大多数来自双黑洞并合 [2] - 中国科学院上海天文台团队首次发现双黑洞并合事件可能发生在第三个致密天体附近，成果发表于《天体物理学杂志快报》 [2] 双黑洞系统研究 - 2018年提出科学设想：超大质量黑洞与绕其运行的恒星质量双黑洞组成"三人组"，引力作用导致双黑洞轨道缩小并发射引力波 [2] - 引力波事件GW190814中两个黑洞质量相差近10倍，这种悬殊组合可能是与超大质量黑洞相互作用的结果 [2] 观测技术突破 - 双黑洞绕第三个天体运动产生的视向加速度会通过多普勒效应改变引力波频率，在信号中留下独特印记 [3] - 团队构建包含视向加速度的引力波波形模板，分析证实GW190814事件存在视向加速度 [3] 科学意义 - 这是国际上首次在双黑洞并合事件中发现第三个致密天体存在的明确迹象 [4]