要回答這個(gè)問(wèn)題,先要搞明白什么是重力波,什么是引力波。引力波是時(shí)空本身的漣漪,幾乎可以穿過(guò)宇宙任何區(qū)域,而時(shí)空漣漪是什么,引力波是時(shí)空的漣漪;愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中認(rèn)為引力波是由于天體做加速運(yùn)動(dòng)所引起的,這里需要補(bǔ)充解釋一下什么是固體潮了,我們就沿著愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的思路走一圈,來(lái)了解一下這個(gè)引力波究竟是個(gè)什么鬼。
1、引力波是電磁波還是機(jī)械波?引力波到底是什么類型的波動(dòng)?
我不是在職科學(xué)家,但是可談一下理解。題主這么問(wèn)我就當(dāng)做題主默認(rèn)理解機(jī)械波和電磁波的含義了,生活中最常見(jiàn)的波形應(yīng)該就是水波了,它也很好的描繪了什么是波:點(diǎn)機(jī)械波與電磁波不同,機(jī)械波的傳播需要介質(zhì),就好比足球場(chǎng)中的人浪,一個(gè)一個(gè)互相傳遞,人浪這種波就相當(dāng)于機(jī)械波,需要人的傳播。電磁波不需要介質(zhì),反而介質(zhì)會(huì)阻礙其速度,
這兩種波都比較容易理解,但想要理解引力波需要一種新的時(shí)空觀,引力波是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言的一種現(xiàn)象,我們通常認(rèn)為空間就是空間,一個(gè)三維的,平直的空間。可是愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論認(rèn)為,空間加上時(shí)間構(gòu)成了四維時(shí)空,并且這種時(shí)空是可以彎曲的,所以簡(jiǎn)單理解,引力波就是時(shí)空的波動(dòng),所以想要理解引力波,首先就應(yīng)該把時(shí)空獨(dú)立出來(lái)考慮。
2、引力波是什么?它的傳播速度是光速嗎?
答案:引力波是時(shí)空的彎曲,或者說(shuō),是帶質(zhì)量的物體進(jìn)行加速度運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的波,引力波的傳播速度不是確定的!引力波是廣義相對(duì)論所預(yù)言的,它的發(fā)現(xiàn)可以說(shuō)是對(duì)廣義相對(duì)論畫(huà)上一個(gè)完美的句號(hào)!在廣義相對(duì)論里邊,引力波的傳播速度就是光速,因?yàn)檫@樣可以使公式變得最為簡(jiǎn)潔,但是,這僅僅是一個(gè)假設(shè),沒(méi)有得到實(shí)際驗(yàn)證,所以它的速度可能是光速,也可能小于光速,但絕對(duì)不可能大于光速,因?yàn)樗菑V義相對(duì)論預(yù)言的,必須受到廣義相對(duì)論的限制!相對(duì)論的一個(gè)前提假設(shè)是:光速是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和作用力傳遞的極限。
引力波是時(shí)空本身的漣漪,幾乎可以穿過(guò)宇宙任何區(qū)域,而時(shí)空漣漪是什么?平靜的水面扔進(jìn)去一顆石子,會(huì)產(chǎn)生漣漪,而時(shí)空漣漪呢,時(shí)空是一個(gè)巨大的平面,有質(zhì)量的物體在上面運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,就會(huì)產(chǎn)生漣漪并向周圍傳播,引力波隨之產(chǎn)生!事實(shí)上,任何有質(zhì)量的東西運(yùn)動(dòng)都能產(chǎn)生引力波,只不過(guò)微不足道而已,作為宇宙最基本的四大作用之一的引力,它曾經(jīng)一直活在理論中,而如今,引力波的發(fā)現(xiàn)證明了它的存在。
3、引力波是波還是其他的什么?如何產(chǎn)生的?
啥也不說(shuō)了,先答題:引力波是時(shí)空的漣漪;愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中認(rèn)為引力波是由于天體做加速運(yùn)動(dòng)所引起的,我們就沿著愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的思路走一圈,來(lái)了解一下這個(gè)引力波究竟是個(gè)什么鬼。愛(ài)因斯坦從場(chǎng)方程中推導(dǎo)出來(lái),引力波是一種以波動(dòng)形式和有限速度傳播的引力場(chǎng),加速運(yùn)動(dòng)的天體就會(huì)產(chǎn)生引力波。這種波是一種橫波,對(duì)于無(wú)窮遠(yuǎn)的觀察者來(lái)說(shuō),他看到的為平面波;這個(gè)波會(huì)有沿著X和Y方向的兩個(gè)極化(偏振)方向;引力波可以攜帶能量;并且在真空中以光速傳播,
在愛(ài)因斯坦對(duì)引力的描述中,時(shí)空就像一個(gè)繃緊的床單,有質(zhì)量的物體放進(jìn)去,時(shí)空就會(huì)因此而塌陷(彎曲),如果這個(gè)物體發(fā)生振動(dòng),這個(gè)床單就會(huì)跟著振動(dòng),這種振動(dòng)就像把石子投入湖水引起的湖面水波一樣。引力波的這種振動(dòng),同樣會(huì)因?yàn)闀r(shí)空環(huán)境導(dǎo)致的失真而逐漸的衰減,所以對(duì)于距離引力波源非常遙遠(yuǎn)的地球來(lái)說(shuō),這些振動(dòng)很難被探測(cè)到,
就跟湖面的水波如果傳到很遠(yuǎn)的時(shí)候就無(wú)法再被輕易觀察到是一個(gè)道理。雖然關(guān)于引力波的探測(cè)方面,我們不得不說(shuō)aLIGO引起的轟動(dòng)效應(yīng),不過(guò)老郭在這里更想提一下我們中國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn),為他們的卓越貢獻(xiàn)而感到驕傲,畢竟這是我們中國(guó)人的原創(chuàng)性成果,必須給大大的贊,2012年12月26日下午,中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所在北京對(duì)外宣布,由該所湯克云研究員領(lǐng)銜、中國(guó)地震局和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)有關(guān)科研人員組成的科學(xué)團(tuán)組,經(jīng)過(guò)10多年的持續(xù)探索,在實(shí)施多次日食期間的固體潮觀測(cè)后,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行地球固體潮公式實(shí)際上暗含著引力場(chǎng)以光速傳播的假定,從而提出用固體潮測(cè)量引力傳播速度的方法。