引力波|引力波是什么?

引力波是什么?
简单来说 , 引力波就是弯曲时空的涟漪 。 当物质运动或体系的质量发生变化时就会发出引力辐射 , 引力场的扰动在时空中传播出去 , 就是引力波 。 就像水里的波纹一样 , 只是这里的水是时空 。
1916年 , 爱因斯坦提出引力场方程

将广义相对论引力场与麦克斯韦电磁场对比就可以导出引力波的预言 , 在弱场近似的情况下 , 背景度规为平直的闵可夫斯基度规 , 时空度规张量可以写成闵可夫斯基度规加上一个小的微扰项的形式 , 即

将它代入引力场方程 , 在真空情况下 , 方程可以化成

即真空方程 , 这个方程最简单的解就是平面波解 , 利用横向无迹规范(TT规范)提取波函数的有物理效应且与坐标系无关的分量 , 可以得出方程的解:

即引力波满足的解 。
由此可以看出引力波的特性:
引力辐射的一阶项是质量四极矩随时间变化时产生的 。 引力波是横向无迹的 , 有两个极化方向 。 引力波以光速传播 。 引力波强度非常弱 。
引力波对天文学研究具有重要意义:由于引力波波在传播过程中 , 基本上不被吸收、不被散射、不被屏蔽 , 它可以将观测领域扩大到被宇宙尘埃弄暗、或被其他物质屏蔽的宇宙区域 , 能向我们提供宇宙深处的信息;引力波强度很弱 , 因此能探测的引力波一般发生在超大质量天体行为事件中 , 例如超新星爆发、双星合并、脉冲星转动、黑洞扰动等 , 这对我们研究超大质量天体的运行具有重要意义 。 此外 , 引力波还可以揭示暗物质、宇宙最早状态等信息 。
【引力波|引力波是什么?】参考文献:[1]朱宗宏,王运永.引力波的预言、探测和发现[J].物理,2016,45(05):300-310.

引力波|引力波是什么?
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