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有什么重大意义,引力波是什么

来源:整理 时间:2022-03-27 13:44:55 编辑:科技知识 手机版

引力波是什么样的波?

引力波是什么样的波

到海边游过泳的人,都有被海浪?拍打的经历。为什么海水会波涛汹涌并一浪接着一浪地向海岸涌来呢?海水的这一能量是从哪里来的?答案是月亮?的潮汐作用,月亮对地球?有引力。当月亮相对于地球运动时,其所到之处,就会对其面对的海水产生吸力。当月亮运动到其他的位置时,被吸力抬高的海水就又会向原来的水位回归。然而,海水是液体,在其降落?️至原来的水位时,会矫枉过正,从而使海水相对于原来的水平线表现出上下及前后的震荡。

这就是海浪产生的原因。由于各种不同的微观粒子都具有波动性;由于普朗克常数h的普遍存在;由于普朗克常数h的物理量纲是粒子的角动量且具有不变性;由于存在着远距离的长程力——万有引力和库伦力;由于原子的体积只是由电子高速运动所形成的封闭体系;所以,在我们的宇宙中,存在着统一的物理背景。而且,这一物理背景是不连续的,是由宇宙中不可再分的最小粒子——量子构成的。

类比气体分子构成空气,我们把这一由离散的量子构成的物理背景,称为量子空间。两者的区别在于,不同空间充满的粒子不同。前者是较大的分子,后者是最小的量子;前者的传播速度是较慢的声速,后者的传播速度是最快的光速。于是,作为封闭体系的各种物体在量子空间的存在,就相当于海水中漂浮或游荡的各种大小不一的船只?。

当不幸发生两船相撞的事故时,海水就会因此而产生波浪。作为能量的传播,由此产生的海浪会向远处不断地漫延,形成无数细小的涟漪。同理,当两个巨大的天体相撞时,也会使量子空间产生剧烈的波动。量子空间的这一波动,就是我们所说的引力波。不过,经过长距离的传播,来到地球?时,剧烈的震荡已经被消减为及其微弱的量子空间的涟漪。

如何直观地说明引力波是什么?

如何直观地说明引力波是什么

由于人类能力的限制,人既不可能感知所有的自然现象,也无法收集和处理所有的信息。比如,人眼只能感受到可见光,只能直观地感受到宏观(与人的尺度相近的)物质的存在。又比如,所有的理论都是理想的,其涉及的因素总小于现实的存在。所以,人的认识是有结构的,将自然界划分为物理背景(空间)和物理对象(物质)。根据宇宙的量子景观,无数离散的基态量子构成空间,激发态量子成为能量如光子和各种场,由数个高能量子组成封闭体系即基本粒子。

由于物质的封闭性小于1,会使其周围的量子空间产生热的梯度分布(引力场),从而使其邻近物质的量子空间对称性破缺即产生量子碰撞的不对称,这就是引力的物理机制。所谓引力波,只是由引力作用导致量子空间产生的涟漪,而不是引力发出的“电磁波”。如果量子空间是海水的话,物质就是因海水?的扰动而泛起的泡沫,引力波则是泡沫之间的相互碰撞使原本平静的量子空间产生的波浪。

引力波从何而来,又是怎样的强大呢?

引力波是什么样的波

引力波是宇宙中最强大的波,和其他的波不同,引力波的传递方式是时空,因此它又被称之为时空波。同时它的扩散性和穿透性也是宇宙中最强大。想要弄清引力波的本质以及它的诞生起源,我们需要弄清楚引力的本质是什么,遗憾的是,至今这都是未接之谜。引力作为宇宙四大基本力,它的作用力是四大力中最小的。但是引力却和质量有着紧密的联系。

或许你会说一块轻轻的磁铁就能战胜引力,但是如果质量大到星球级别,引力将会成为王者,一切的一切它都能无视,这就是引力的强大所在。引力的大小和物质的质量有着很重要的关系,因为质量越大,它的引力就会越来越强大,当引力强到一定程度。它会将自身压缩成一个奇点,从而黑洞诞生了。引力越大质量就越大,质量越大对于时空产生扭曲也就会越来越强,周围的时空会在无限重力的影响,逐渐的塌陷。

当两颗足以影响到时空的天体相遇时,它们就会产生巨大力量,而这种力量就是引力波,目前来看引力波诞生方式只有两种,一种就是黑洞融合,一种就是中子星碰撞。两者都有一个共同特点,那就是质量大,体积小。因此它们都能对时空产生一定的影响。当两颗黑洞相遇的时候,由于两颗黑洞本身就具备着强大的引力,质量大的黑洞会将质量小的黑洞快速的吸引过来!由于黑洞体积非常的小,两颗黑洞在相遇后无法立马完成融合,这样两颗黑洞就会在第一次的相遇后,逐渐的改变原来的轨道,造成小质量的黑洞逐渐的开始围绕着大质量黑洞,并且距离也会越来越近。

由于黑洞的质量大小影响着不同的时空,因此两颗两颗黑洞在相互旋转的时候,时空在不断的发生变化,这种快速搅动时空的能量向外扩散,从而创造出了引力波。和水波一样,它是一次一次的向外扩散,但是和水波不同的是,引力波以时空为介质进行传播的。它可以无视一切阻碍它的东西!这也是为何我们能观测到几十亿光年外所发出的引力波的基本原因。

总结;通过以上答案,我们知道黑洞的质量非常的大,但是质量大的同时,它的体积非常的小,虽然它的引力可以撕裂一切,但是距离太远的情况下,黑洞是无法吸引到任何物质的,这就造成了两颗黑洞在第一次相遇后,不会发生融合,相反它会快速的被弹开,但是这种弹开更像是一种锁定,锁住了小型黑洞的轨道,让它无法逃跑,最终面临被吞噬的命运!这也是为何今天我们观测到的黑洞质量只在太阳的几十倍左右,因为体积小,所以才不会快速的发生融合。

引力波是什么?它的传播速度是光速吗?

如何直观地说明引力波是什么

这两个问题都很好。对于第一个问题,波并不一定有速度。因为有两种波,一种是行波,就是行走的波,比如常见的光和声音,当然有速度,既然有速度,就会传递能量,这很好理解。另一种波是驻波,就是驻留在原地的波,比如由两个频率和幅度完全相同,但是传播方向相反的波叠加的波,这种波只会原地震荡,但是不会向前传播,这种波就没有速度,当然也不能传递能量。

引力波是行波,因为既无法完全反射引力波和原来的引力波叠加形成驻波,也不可能产生两个频率和幅度完全相同、但是传播方向相反的引力波叠加在一起形成驻波形式的引力波,因此引力波有速度,而且的确传递能量。那么引力波的速度是否光速?在广义相对论理论里面,引力波的确是光速,这是爱因斯坦最早得到引力波的方程的时候就发现的。

但是,能够产生引力波的引力理论有很多种,在有些理论里面,引力波的速度不一定是光速。另外一方面,光速不变本质上是爱因斯坦的一个假设,目前的实验只能证明在一定频率范围内,真空中双程光速是常数。双程光速的定义是,光从光源发出到一面镜子再返回来的平均光速。目前的实验既无法证明单程光速是否为常数,也还没有证明所有频率的光速都是精确的一致,而在有些理论里面光速的确随频率而发生微小的变化。

那么观测或者实验结果是什么呢?由于目前公开的几个探测到的引力波事件都没有测量到对应的电磁波也就是光的信号,目前从观测上无法知道引力波和光速是否一样。即使以后测量到了引力波事件发生的时候的光信号,我们也很难确定引力波和光信号是否同时发出的,当然也就无法精确地知道它们的速度是否一样,只能对它们的速度之差做出一定的约束。

由于上述原因,也许我们永远都不能精确地知道引力波和光的速度是否一样,只能知道它们的差别不会大于某一个值。最后声明:由于太忙,我没有时间读我回答后面的评论和发给我的私信,当然也无法回答评论里面提出的问题和回复私信。如果您希望我回答您的问题,请在悟空问答提出,然后邀请我回答,我会在方便的时候挑一些问题回答。

引力波是波还是其他的什么?如何产生的?

啥也不说了,先答题:引力波是时空的涟漪;爱因斯坦在广义相对论中认为引力波是由于天体做加速运动所引起的。我们就沿着爱因斯坦广义相对论的思路走一圈,来了解一下这个引力波究竟是个什么鬼。爱因斯坦从场方程中推导出来,引力波是一种以波动形式和有限速度传播的引力场。加速运动的天体就会产生引力波。这种波是一种横波,对于无穷远的观察者来说,他看到的为平面波;这个波会有沿着X和Y方向的两个极化(偏振)方向;引力波可以携带能量;并且在真空中以光速传播。

在爱因斯坦对引力的描述中,时空就像一个绷紧的床单,有质量的物体放进去,时空就会因此而塌陷(弯曲),如果这个物体发生振动,这个床单就会跟着振动,这种振动就像把石子投入湖水引起的湖面水波一样。引力波的这种振动,同样会因为时空环境导致的失真而逐渐的衰减,所以对于距离引力波源非常遥远的地球来说,这些振动很难被探测到。

就跟湖面的水波如果传到很远的时候就无法再被轻易观察到是一个道理。虽然关于引力波的探测方面,我们不得不说aLIGO引起的轰动效应,不过老郭在这里更想提一下我们中国科学家的贡献。为他们的卓越贡献而感到骄傲,毕竟这是我们中国人的原创性成果,必须给大大的赞。2012年12月26日下午,中国科学院地质与地球物理研究所在北京对外宣布,由该所汤克云研究员领衔、中国地震局和中国科学院大学有关科研人员组成的科学团组,经过10多年的持续探索,在实施多次日食期间的固体潮观测后,发现现行地球固体潮公式实际上暗含着引力场以光速传播的假定,从而提出用固体潮测量引力传播速度的方法。

中国科学家在世界上成功获得“引力场以光速传播”的第一个观测证据。这项原创新成果,实现了物理学界多年来对通过实验或观测获得引力场传播速度的期待,对引力场的理论和实验研究具有重要意义。这里需要补充解释一下什么是固体潮了。固体潮是指在日、月引潮力的作用下,固体地球产生的周期性形变的现象。用精密仪器可以观测到地球的固体表层也有和海洋潮汐相似的周期性升降现象,陆地表面的升降幅度因此可达7~15cm。

当存在固体潮时,某一观测点的铅垂线方向和地面的倾斜会发生相应变化,但变幅不大,仅有千分之几秒角度。固体潮的存在说明固体地球具有一定的弹性,固体潮就是弹性地球在日月引力作用下发生的弹性变形。此外,由于地震波也是一种弹性波,地球能够传播地震波也从另一个侧面证实了地球是有弹性的。关于aLIGO说过的人实在是太多了,就不详细介绍了。

地球上的重力波动与外太空来的引力波是啥关系呢?

谢谢悟空邀请!要回答这个问题,先要搞明白什么是重力波,什么是引力波。引力波比较大众了,重力波对多数人来说可能还是第一次见到。两者虽然都与引力有关,但概念大不相同。什么是重力波?在物理学上,重力波属于流体力学。是地球自转和公转以及地球引力的一种组合力,从而使空气发生振荡,因此它时常在地球大气层各角落出现,持续时间可以有几分钟~1小时。

重力波可分为“表面波”和“内波”:表面波就是两种不同介质界面的密度跃变,比如水面和空气的交界面,常会看到起伏不平的水波纹,又称“表面波”;“内波”就是在一种介质内的密度连续性的波峰和波谷变化,比如空气、海水…平时能看到的云海如果有一股气流冲入,就会引起云海翻滚,但有重力的平衡,会形成垂直度的波动,这就是重力波。

比如风遇到山峰时,会产生垂直向上的气流,越是高空,波动越大。什么是引力波?引力波很多人都知道了,就是时空的涟漪,由质量天体引起时空的扭曲,不断运动而向四周扩散的时空密度的连续分层变化。在宇宙中大量存在,这也是爱因斯坦的广义相对论里预言的。美国的激光干扰引力波观测站(LIGO)在2016年多次成功观测到这种时空涟漪。

引力波是电磁波还是机械波?引力波到底是什么类型的波动?

引力波既不是电磁波也不是机械波。电磁波是电磁场的震荡的传播,比如一个加速运动的电荷就会产生电磁波。电磁波也是我们最熟悉的两种波动之一,光就是电磁波,电磁波的传播不需要介质,也就是在真空中就可以传播,这就是我们能够看到宇宙远处的天体的原因。当然电磁波也可以在介质中传播,在不同的介质中不同频率或者波长的光的传播的速度不一样,这就是所谓的色散效应,我们能够看到美丽的彩虹就是这个原因。

另外一种我们最熟悉的波动就是声音,声音就是物质的振动的传播,所以是机械波,机械波的传播需要介质,在不同的介质中声音传播的速度也是不一样的。但是在真空中声音不能传播,这就是为什么太空中出舱的宇航员就是面对面也不能说话,必须通过无线电对话。引力波则是完全不同的一种波。根据广义相对论,所谓引力,就是质量引起的空间的扭曲,任何物体在弯曲的空间里面都不能走直线,其结果就好像被引力吸引了,卫星绕着地球转动就是这个原因。

如果空间的弯曲随时间变化而且向外传递,这就是引力波,这是爱因斯坦于1916年预言的。引力波的传播不需要介质传递,换句话说,引力波就是空间的涟漪。2016年2月11号美国的LIGO(激光干涉引力波天文台)宣布的所探测到的引力波是两个黑洞相互绕转并且最后撞到一起所产生的,我本人预测这个发现将会获得2017年的诺贝尔物理学奖,因为这不但是广义相对论的最重要的一个预言最终被直接验证了,而且也当之无愧是100年来最重要的科学发现之一。

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