引力波 相对论(16)引力波是如何产生的?


引力波 相对论(16)引力波是如何产生的?
文章图片

引力波 相对论(16)引力波是如何产生的?
文章图片

引力波 相对论(16)引力波是如何产生的?
文章图片

引力波 相对论(16)引力波是如何产生的?
文章图片

引力波 相对论(16)引力波是如何产生的?
文章图片

现在我们已经说完了量子力学和相对论 , 这两个现代物理学的两大支柱 , 我觉得作为科普 , 作为一个人的兴趣爱好 , 以及饭后的谈资 , 知道这些就足够了 。
下次再有人问 , 什么是量子力学?你就能毫不犹豫地回答 , 这是研究物质的组成 , 以及微观粒子运动规律的一套理论 。 比如 , 电子是什么?电子在原子中怎样运动?
那什么是相对论?这是研究时空和物质相互作用的一套科学理论 , 比如 , 你相对于我在空间中发生运动 , 你就会和我处在不同的时间和空间中 , 你的时间会变慢 , 空间会收缩 。
但是我们对时空这个整体的测量是一样的 , 即:所谓的光速不变原理 。 说简单就是 , 你和我虽然测量的时间和空间不同 , 但是当我们在各自的时空中利用测得的结果算出来的光速却是一样的 。
所以相对论也可以叫绝对论 , 绝对光速 , 绝对时空不会发生变化 。 (注意这里不是 , 绝对空间 , 也不是绝对时间 , 而是绝对时空) 。
你这样一回答 , 别人就会觉得 , 你这还知道的不少!其实我们心里窃喜 , 我们也只是知道个皮毛而已 。
好了 , 我们说正题!
相对论和量子力学都诞生于上世纪的20年代 , 到今天已经整整过去了一百多年 , 这两套理论经历了无数的风雨和磨练 , 现在依旧被当作指导现代科学发展的基础理论 。
尤其是相对论 , 一直以来人们对待它十分的谨慎 , 并不是不相信它是正确的 , 只是它做出了的很多预言都非常的惊人 , 让人不由得就开始怀疑 , 这玩意说的到底准不准?
所以相对论从诞生到现在可以说是经历了非常严苛的审查 , 以往的任何一个科学理论从来都没有受过这样的待遇 。
我们不断地在验证相对论的预测 , 却不断地发现爱因斯坦都是对的 。
前面的文章中我们说过的检验实验有 , 引力探测器A和B , 这个是在验证地球在自转时候对周围空间的拖拽现象 , 以及测地线效应 , 也就是有地球质量引起空间弯曲 。
还有铯原子钟做飞机飞行的实验 , 验证了狭义相对论造成的时间膨胀 , 以及引力造成的时间膨胀 。
星光弯曲实验这个就不用说了 , 还有“庞德-雷布卡实验”验证了引力红移和蓝移 , 这跟引力时间膨胀是一回事 。
观测到引力透镜效应 , 这个和星光弯曲是一回事 。 最重要的一次验证 , 也被称为是验证广义相对论最后的一块拼图 , 就是2016年2月宣布的引力波探测器LIGO检测到了来自13亿光年以外两个黑洞合并产生的引力波 。
引力波的发现可以说是一个圆满的结局 , 广义相对论的所有预测都成功接受了检验 , 爱因斯坦一路高歌猛进 , 从来就没有错过 。
那么什么是引力波?
这是一个非常神奇的预测 , 引力波其实就是空间自身产生的涟漪 , 比如向水面扔一块石头 , 会在水面上激起涟漪 , 并且向四周扩散;
如果你把一块物质突然扔到空间中 , 它会导致空间弯曲 , 这个弯曲变化的速度也会向四周扩散 , 水波传播的介质是水 , 而引力波传播时候的介质就是空间本身 。
爱因斯坦在建立广义相对论的时候 , 当时对标的就是电磁理论 , 也是基于场的概念在建立引力理论 , 电磁理论中有电磁场 , 在引力理论中就有引力场 。
电磁场其实就是一种波 , 电磁波 , 电子在加速运动的时候就会释放出电磁波 。 那么爱因斯坦也认为物质在空间中加速运动的时候也会释放出一种波 , 叫引力波 。
这个可以理解为 , 在水面上有两个小球 , 它俩互相旋转的时候 , 就会产生波纹向外传播 。 在空间中也一样 , 两个大质量的天体互相旋转的时候 , 也会扰动空间 , 造成空间剧烈的振荡 , 就会产生引力波 , 向周围扩散 , 同时带走能量 。

推荐阅读