要回答這個問題,先要搞明白什么是重力波,什么是引力波。引力波是時空本身的漣漪,幾乎可以穿過宇宙任何區(qū)域,而時空漣漪是什么,引力波是時空的漣漪;愛因斯坦在廣義相對論中認為引力波是由于天體做加速運動所引起的,這里需要補充解釋一下什么是固體潮了,我們就沿著愛因斯坦廣義相對論的思路走一圈,來了解一下這個引力波究竟是個什么鬼。
1、引力波是電磁波還是機械波?引力波到底是什么類型的波動?
我不是在職科學家,但是可談一下理解。題主這么問我就當做題主默認理解機械波和電磁波的含義了,生活中最常見的波形應該就是水波了,它也很好的描繪了什么是波:點機械波與電磁波不同,機械波的傳播需要介質(zhì),就好比足球場中的人浪,一個一個互相傳遞,人浪這種波就相當于機械波,需要人的傳播。電磁波不需要介質(zhì),反而介質(zhì)會阻礙其速度,
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空觀,引力波是愛因斯坦廣義相對論預言的一種現(xiàn)象,我們通常認為空間就是空間,一個三維的,平直的空間。可是愛因斯坦的廣義相對論認為,空間加上時間構成了四維時空,并且這種時空是可以彎曲的,所以簡單理解,引力波就是時空的波動,所以想要理解引力波,首先就應該把時空獨立出來考慮。
2、引力波是什么?它的傳播速度是光速嗎?
答案:引力波是時空的彎曲,或者說,是帶質(zhì)量的物體進行加速度運動而產(chǎn)生的波,引力波的傳播速度不是確定的!引力波是廣義相對論所預言的,它的發(fā)現(xiàn)可以說是對廣義相對論畫上一個完美的句號!在廣義相對論里邊,引力波的傳播速度就是光速,因為這樣可以使公式變得最為簡潔,但是,這僅僅是一個假設,沒有得到實際驗證,所以它的速度可能是光速,也可能小于光速,但絕對不可能大于光速,因為它是廣義相對論預言的,必須受到廣義相對論的限制!相對論的一個前提假設是:光速是物質(zhì)運動和作用力傳遞的極限。
引力波是時空本身的漣漪,幾乎可以穿過宇宙任何區(qū)域,而時空漣漪是什么?平靜的水面扔進去一顆石子,會產(chǎn)生漣漪,而時空漣漪呢,時空是一個巨大的平面,有質(zhì)量的物體在上面運動的時候,就會產(chǎn)生漣漪并向周圍傳播,引力波隨之產(chǎn)生!事實上,任何有質(zhì)量的東西運動都能產(chǎn)生引力波,只不過微不足道而已,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?
啥也不說了,先答題:引力波是時空的漣漪;愛因斯坦在廣義相對論中認為引力波是由于天體做加速運動所引起的,我們就沿著愛因斯坦廣義相對論的思路走一圈,來了解一下這個引力波究竟是個什么鬼。愛因斯坦從場方程中推導出來,引力波是一種以波動形式和有限速度傳播的引力場,加速運動的天體就會產(chǎn)生引力波。這種波是一種橫波,對于無窮遠的觀察者來說,他看到的為平面波;這個波會有沿著X和Y方向的兩個極化(偏振)方向;引力波可以攜帶能量;并且在真空中以光速傳播,
在愛因斯坦對引力的描述中,時空就像一個繃緊的床單,有質(zhì)量的物體放進去,時空就會因此而塌陷(彎曲),如果這個物體發(fā)生振動,這個床單就會跟著振動,這種振動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,同樣會因為時空環(huán)境導致的失真而逐漸的衰減,所以對于距離引力波源非常遙遠的地球來說,這些振動很難被探測到,
就跟湖面的水波如果傳到很遠的時候就無法再被輕易觀察到是一個道理。雖然關于引力波的探測方面,我們不得不說aLIGO引起的轟動效應,不過老郭在這里更想提一下我們中國科學家的貢獻,為他們的卓越貢獻而感到驕傲,畢竟這是我們中國人的原創(chuàng)性成果,必須給大大的贊,2012年12月26日下午,中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所在北京對外宣布,由該所湯克云研究員領銜、中國地震局和中國科學院大學有關科研人員組成的科學團組,經(jīng)過10多年的持續(xù)探索,在實施多次日食期間的固體潮觀測后,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行地球固體潮公式實際上暗含著引力場以光速傳播的假定,從而提出用固體潮測量引力傳播速度的方法。