-
1 # 徐江漂
-
2 # 模糊黃金紅
現在認為引力或引力波的傳播速度就是光速,這個結論是LIGO發現引力波時證實的。現在我來說一說引力波和光波的區別:
一、引力波引力波是當空間中一個點或一個小區域發生質量巨大變化時產生的空間擾動現象。
如下一些事件可以產生可觀測的引力波:
1. 雙中子星或黑洞合併過程。
2. 恆星級正反物質湮滅事件,如超級γ射線暴。
3. 超大級別超新星爆炸。
引力波傳遞的介質就是真空,真空中任意一個點對應一箇中微子:引力子+光子≡中微子,這是中微子產生式,也叫道恆等式,是宇宙中所有變化之所以發生的內因。
這是中微子結構示意圖:正負電荷繞兩個引力子按∞方式形成自耦合。
引力波傳遞的是勢能並沒有真正的引力子傳遞過來。
二、光波或光在真空中傳播真空中任意一個點對應一箇中微子,當中微子接收到1份h能量時,就從自耦合態轉換為外耦合態(∝):即時電場→即時磁場→即時電場……,這就是光在真空中的傳播:正負電荷上上下下繞引力子纏繞前行,外觀上看上圖與中微子精細結構同構,光子的傳播內部引力子並沒有移動,移動的只是一對電荷即一份能量。
當單位時間穿過ν個光子時,那麼一束光的能量為:
E=νh
這裡,ν就是光的頻率,至此光就有了波粒二象性。
光子在真空中傳播時一次波動的時間是固定的,叫普朗克時間,但一次波動的位移受空間引力場影響,引力場強越大位移越短。若在平直空間,位移可以認為是固定的,這時光速就是愛因斯坦絕對光速:
C=299792458 m/s
極端情況下如在黑洞附近光速可能比蝸牛還慢。
三、以太(中微子)換個名字後就可以復活從以上分析看引力波和光波傳播的介質就是真空或中微子,引力波傳遞的是空間的擾動勢能,光波傳遞的也並不是光子本身是上上下下纏繞引力子運動的一對電荷或1份+h能量。
物理學由於一直沒有將光在真空中傳播的本質研究的一清二楚,導致許多誤解,如邁克爾遜-莫雷實驗(Michelson-Morley Experiment)。愛因斯坦相對論肯定了絕對光速,把以太概念否了,真相是真空中處處存在中微子,由於中微子沒有能量,沒有靜止質量,整體不帶電荷,外觀看就是愛因斯坦的沒有存在或中國太極文明中的無極。
-
3 # 霜葉9975
宇宙內哪裡會有真真空?離開地球或星體多遠就會沒有光沒引力的地方?頂多很弱很弱都不能說沒有的,凡是光與引力很弱的地方說明能量很低很低,水往低處流,能也往低處去,所以除非宇宙牆之外否則就無真空可言,無真空的地方又如何測如何知光,引力的真空速度?
要講點道理的,不能因為誰說就信,那還有什麼科學,那叫迷信!
-
4 # 優美生態環境保衛者
引力的傳播速度是光速,我們是如何測量的?
宇宙空間中的四種基本作用力是強相互作用力、弱相互作用力、電磁力和引力,其中強相互作用力和弱相互作用力是反映在微觀粒子層面,分別是原子的結合力和核子產生衰變的作用力。而在宏觀世界中反映出的物質之間的作用力主要是電磁力和引力,其中電磁力的本質是光子的交換,是我們觀察周圍世界最常用的媒介,而引力則是普遍產生在有質量的物體之間,是使之具有相互結合趨勢的吸引力。在四種基本作用力之中,引力是最弱的,那麼科學家們是怎麼測量出它的速度的呢?
引力的本質1687年,牛頓正式提出了萬有引力定律,從而將物體在一定的時間和空間的運動問題,以數學表示式的形式加以確定,而宇宙星體之間的執行也在此基礎上得到了很好的詮釋,根據萬有引力定律,人們描述兩個物體之間的萬有引力,與它們的質量成正比、與距離的平方成反比,很多科學家根據牛頓萬有引力定律,成功預言或者推測出了諸如哈雷彗星、海王星等天體的存在,為人類社會深入認識宇宙的形成和發展奠定了堅實的基礎。然而牛頓並未就引力的本質,即引力產生的原因作出說明。
到19世紀時,世界經典物理理論體系已經基本建成,其重要標誌就是以經典力學、經典電磁場理論、經典統計力學為3大支柱,在這種背景之下,物理學中邁克爾遜實驗結果和以太漂移說互相矛盾的結果,向人們詮釋了宇宙並未全部因“引力”而統一,勢必還有更深層次的原因有待人們去探索和破解。
20世紀初,愛因斯坦提出了狹義相對論,其中有兩條基本原理,其一是狹義相對論性原理,即物理規律在所有慣性參照系中都具有相同的表現形式,從而否定了以太假說;其二是光速不變原理,即在所有慣性參照系中,光在真空中的速度穩定保持一個數值,不會因慣性參照系的不同而發生改變。愛因斯坦的狹義相對論,將物體的運動、時間、空間統一了起來,並且將質量和能量進行了統一,據此推匯出狹義相對論之下的質速方程、尺縮方程、鐘慢方程、質能方程。
1915年,愛因斯坦又提出了廣義相對論,在狹義相對論的基礎上又增加了一條基本原理,即慣性質量等同於引力質量,指出在沒有物質的情況,時空是平直的,而空間中一旦存在物質,那麼質量就會使時空發生彎曲,認為引力產生的根源是時空的彎曲造成的。在廣義相對論的基礎上,愛因斯坦推匯出了引力波的存在。
從以上廣義相對論的基本原理,我們可以看出,引力的本質其實並非直接由質量產生,而是間接透過質量,引發時空曲率的產生,使大質量物體周圍的空間發生彎曲,然後周圍物體沿著彎曲的時空執行。
引力波的發現剛才提到了,早在上世紀初,愛因斯坦就推匯出了引力波的存在。其實,引力波的推導,是在廣義相對論下應用洛侖茲不變性的結果。但是,由於引力是四種基本作用力中最弱的,根本不可能直接由儀器進行測量空間中每時每刻都存在的這種力。同時,宇宙中運動的物體,基本上是在各種引力作用下呈現平衡狀態的運動模式,根本看不出在這種引力場環境中引力的波動。
那麼,既然廣義相對論中確認了引力波的存在,作為一種波,它也應該會有像波的特性,即引力源的質量發生大規模變動時,由其質量變化產生的時空彎曲改變,會直接影響引力波的變化,從而以波動的形式進行蔓延,就像水波一樣,從中心到外圍的變化需要一定的時間過程,引力波也應該會出現這樣的變化,如果我們能夠找到這種突變的情況,就會有可能偵測到引力波的存在,並且還會測算出它的傳播速度。
2015年,位於美國的鐳射干涉引力波觀測站,首先發現了兩個黑洞併合產生的引力波事件,其原理是透過兩個觀測隧道內引力波對其的拉伸和壓縮,使隧道發生非常細微的變型,然後利用鐳射來精準進行監測變型程度。
在9月份的時候,先是觀測到目標區域發生了兩個黑洞的合併現象,隨後偵測到引力波到達隧道內,這是人類歷史上第一次透過儀器觀測到引力波的存在。另外,在2017年,科學家透過觀測兩個中子星合併,也成功探測到了引力波。
引力波的速度從理論上看,狹義相對論確定了宇宙中最快的資訊傳遞載體為光子,最高速為光速;按照廣義相對論以及引力場方程,可以得出引力波的傳遞速度也是最快,其值與光速相同。因為我們可以試著理解一下,既然引力是因時空彎曲而產生,那麼這個空間的彎曲區域可以近似地看為引力場,那麼引力的擴散與傳播也就是彎曲時空所帶來的直接行為,則引力的擴散速度也應該等於光速。
在人類已經觀測到的無論是雙黑洞合併、還是雙中子星合併等引發的引力波事件中,在距離地球幾億光年之外,人們偵測到的電磁波和引力波幾乎同時到達地球,因此也從實驗層面證實了引力波的傳播速度等於光速,不過這個實驗的方法是應用類比的方法,即拿引力波與光的接收時間進行比較,不是直接進行的速度測量。
不過也沒關係,我們再等個10年左右,歐洲航天局預計屆時將啟動LISA(歐洲空間引力波計劃)專案,那個時候就可以實現直接測量引力波的速度了。
-
5 # 星球上的科學
萬有引力最先是在牛頓的經典物理學中提出的,由於限於當時的時代,沒有將引力當作場來對待,而到了愛因斯坦的時代,物理學進步了許多,從而提出了相對論,更準確的解釋了引力。
在愛因斯坦的相對論中,光速是恆定的,並且是不可超越的,但在宇宙間能夠達到光速的不僅僅只有光,還有引力、磁場和電場,同樣它們也能以光速進行傳播。按照牛頓的經典力學來說,引力是瞬間作用的,不過愛因斯坦卻認為引力波與光速一致,而後來終於有科學家們證實了引力波的速度,與光速達到了一致。
什麼是引力?首先提出萬有引力的是牛頓,在他看來引力可以描述成兩個物質之間的吸引力,不過後來愛因斯坦提出了廣義相對論,這與牛頓持相反的態度,他主張引力並不是一種單純的力,它其實是物體彎曲時空的結果,雖然現如今的宇宙天體執行都受到萬有引力的制約,但是很明顯它是已知的基本力中最弱的一個,尤其是在分子和原子尺度上。
如果把一個物體從地上提起來或向上運動,這其實就是在抵消地球的引力,並且在分子和原子水平上,引力相對於其他幾個的基本力來說幾乎沒有任何影響。但引力與其他的基本力作用範圍不同,它的作用範圍可以延伸到無限遠並且還能夠無限疊加,而且其強度和質量分佈有著密切的聯絡。
換句話來說就是隻要在一定的空間內不斷增加質量,引力的強度就也能夠無限增加,因此我們可以毫不誇張的說是萬有引力造就了恆星、中子星、黑洞等等。
試想一下,如果一個物體能夠濃縮到自己質量的史瓦西半徑中時,那麼最弱的引力就會變成最強的力,並且還能把進入其範圍的一切撕碎甚至吞噬掉,即使是具有最高速度的光也是無法從裡面逃逸出來的。
什麼是引力波?愛因斯坦預言引力波在1916年,愛因斯坦首先預言了引力波的存在,他認為引力波其實是由宇宙中某些最劇烈和充滿活力的過程所引起的波紋,而且他的數學曾經計算表明巨大的加速物體會破壞時空,從而使時空會有起伏“波紋”並向遠離源的所有方向傳播,更厲害的是這些宇宙波將會以光速傳播,並攜帶有關其起源的資訊以及有關引力本身性質的線索。
證明引力波的存在的第一個證據但在當時並沒有任何證據能夠證明引力波的存在,直到1974年才出現了證明引力波的第一個證據,這就要從兩名天文學家在波多黎分別使用阿雷西博天無線電臺說起,這兩位天文學家透過這個電臺發現了一個雙星脈衝星,而這個雙星脈衝星輻射發出的波正是廣義相對論預測的這種系統應該輻射出的引力波,這和愛因斯坦在相對論預測到的引力波相似。
進一步證實宇宙波的存在證據因此天文學家們便開始測量恆星的軌道如何隨時間變化,皇天不負有心人,經過八年的觀察他們可以確定,如果恆星發出引力波,它們正以廣義相對論所預測的速率精確地彼此靠近,這進一步的證實引力波的存在,但是這些都只是間接的接觸來證實了引力波的存在。
直到2015年9月14日,鐳射干涉引力波天文臺物理竟然感應到了時空的波紋,並且這個波紋是由兩個相距13億光年的碰撞黑洞產生的引力波引起,這使人們更加確定了引力波的存在。
如何觀測引力波?引力波探測儀是目前為止最精確的測量系統,為了檢測到引力波這種在時空中只有微小的扭曲現象,物理學家們使用了一種稱為鐳射干涉儀的儀器。
聚焦光束會被朝著不同方向傳送在兩組鏡子之間來回反彈後被送到檢測器,如果在這個過程中的引力波經過干涉儀,那麼反射鏡之間的距離會發生微小的變化,而這個變化就會被探測儀轉化為兩個訊號之間的測量差異。
由於來自引力波的訊號是比較微小,而受到還會有一些噪音干擾,為了增加引力波對於背景噪音的可檢測性,鐳射經過的路徑就會很長。
鐳射干涉儀引力波觀測臺(LIGO),這個儀器是為了隔離來自於地面上引力波引起的干擾,探測器被掛在空中,為了進一步的避免檢測錯誤,LIGO有兩個探測器(一個在華盛頓州漢福德,一個在路易斯安那州利文斯頓),在兩個探測器上觀測到了只差距幾毫秒的具有基準特性的訊號。
引力的傳播速度為光速是如何測量出來的呢?測試引力波其實是非常難得,因為它們到達地球時已經變得非常微弱了,所以對引力波的檢測需要極高的技術條件,而國際上目前通行的引力波測試儀器是鐳射干涉計。但還有一種間接測試引力波的方法。
引力與物體的質量有關,一個物體的質量越大,其產生的引力也就越大,而黑洞是宇宙中質量最大的天體,所以當科學家們探測到引力波的時候,一定是在宇宙中出現了兩個質量很大的天體發生碰撞,可能是黑洞,還有可能是兩顆中子星發生了碰撞。因此我們可以間接地利用中子星來對引力波進行探測。
由於中子星會發出比較規律的超高精度脈衝,而透過這一特點,我們也可以測量由引力導致的脈衝星脈衝週期的變化,來估算出引力波變化的上限,以確定引力波的傳播速度,這種間接對引力波傳播速度的測量已經探測到引力波的探測速度在2.993×10^8米每秒到3.003×10^8米每秒之間。
-
6 # 三個科學
引力和光不一樣,光可以被阻擋,引力不可以。
所以光速相對來說還是方便測量的,只要我們設計的工具比較精巧,就可以比較精確的測量光速。
光的傳播過程中,兩次透過齒輪的間隙後,會被觀測者看到。這種情況下,只有齒輪的轉速是某一些特定的值的時候,光才可以順利透過兩個間隙,而不被擋住。而這個特定的轉速,與光速有關。
這樣,就把光速的測量,轉化成了測量一個齒輪的轉速,這樣就可以粗略的測量出來光速。
但是引力就沒辦法這樣測量,因為沒有東西可以擋住引力。
所以人類想出了一個巧妙的辦法。
2002年9月8日,木星從一個遙遠的類星體J0842前面經過。
類星體被認為是遙遠星系中心的黑洞,它發射強烈的射電波(也就是無線電波,天文學中稱為射電波)。
木星的引力會使類星體的射電波彎曲,從而使從地球上看去類星體在天空中的位置發生改變。
Kopeikin預測,如果引力的速度是無限的,在木星經過時,類星體的軌跡是一個正圓。如果引力作用的速度是有限的,這個正圓就變成了橢圓。不過這個改變非常小,相當於測量遠在月球上的一枚硬幣。
為了能夠進行觀測,Kopeikin和他的同事弗吉尼亞州Charlottesville美國國家射電天文臺的Edward Fomalont使用了美國和德國的射電望遠鏡網路。
多個望遠鏡可以聯合起來象一臺巨大的儀器一樣工作,這種技術稱為干涉技術,透過比較在不同位置接受到的訊號的差異,可以以令常人難以想象的精度確定類星體的位置。
他們測量類星體軌跡的結果顯示,引力速度和光速相等,誤差範圍是20%。
從愛因斯坦相對論及實驗資料都說明引力傳播速度就是光速。
-
7 # 1號火鳥
這就是受光的波動性矇住了心竅。引力傳播速度是光速。還有引力波。居然還有人捕捉到了引力波?還獲得諾獎。咋這麼會聯想呢?我真佩服這些人!深空引力到達一個引力源身邊還有力氣?往漿糊裡丟下一條棉花纖維屑,能測到波浪?真厲害!然後,再丟無數次,又測不到了。問題是,現在向漿糊裡丟一萬億條纖維,能測出來其中一條纖維引起的波?咋這麼能呢!也可以這麼理解,在太平洋對岸唱歌,這邊也能聽到,就是聽不到身邊的炮仗聲。這是什麼耳朵?引力波?能量釋放出來了?電子躍遷釋放了一部分電勢能,產生光子。地球向近日點運動也會釋放引力波,勢能放出去一點?再吸收引力波,又飛的遠一點?那麼,宇宙那麼多引力波源,地球是放出少,吸收多。地球會飛離太陽了。這事我看怪懸。
-
8 # 平哥說金融
宇宙大爆炸之後,一部分能量轉變成物質,絕大部分以能量基本單位的形式存在。這或許就是我們尋找的暗能量。宇宙冷卻後,能量和物質重新聚合成一個巨大的能量物質球。所有的物質都存在並依託能量之海。也就是說,我們的星系,星球等都是存在於能量海洋裡的。而引力是由於星系星球運動導致的對能量海洋的牽動。就像一盆水裡兩個物體,你移動一個,另外一個會跟隨移動一個道理。由於所有物質都存在於能量海洋裡,因此,物質的運動就會使能量海洋產生波動,這和物體在水裡運動也是一樣的道理。如果粒子在沒有能量的真正真空,其運動不會有波特性,光子也是,也不會有雙縫干涉現象。然而無論是粒子還是光子,它的運動必然在宇宙能量之海里面,因此毫無疑問必然會造成波動,於是波粒二象性發生了。
黑洞並不是恆星死亡之後的歸宿,黑洞是宇宙能量海洋裡的漩渦,任何顯性物質都沒有抵禦黑洞漩渦的力量,因此最終宿命都是被黑洞吞沒。但是黑洞吞沒物質並不會佔為己有,而是如水漩渦一樣從反面噴射出去,這就是白洞。白洞的噴射能量極大,類似於我們所說的星系大爆炸。為什麼黑洞的事件視界只有四周一圈呢?如果是星球死亡變為黑洞,那麼黑洞的視界就是黑洞外的球面,我們應該能夠觀察到面狀的視界事件,但是從實際觀察看到的只是一個圈⭕。這正好符合黑洞是漩渦的理論,因為漩渦四周的運動物質是能看到的,而中間由於光都被吸進去了,就什麼也看不到了!
光速之所以在“真空裡”是三十萬公里每秒極限,是因為能量海洋的阻礙。就像光在水裡速度,在空氣裡速度都不一樣,在能量海洋裡光速只能達到三十萬公里每秒。因為其執行能量和興波阻力平衡。而光本身只有粒子特性,其波特性是光子跟暗能量的相互作用力引起的。這就像一個物體在水裡執行,物體就是物體,無論速度多快,它就是物體,它本身不具有波特性,波特性是物體對水的作用引起的。這就是光的波粒二象性的本質。之所以我們認為光具有波粒二象性,是因為我們只看到光存在,而無法感知暗能量存在。要想光超過“光速”,就必須給光子賦予更大的能量,以使光子能突破暗能量之障。但是如何做到不得而知,光子能不能承受更大的能量而不解體為能量本身也不知道。
如果把宇宙物理學放在暗能量海洋這個大環境裡解釋,很多問題都迎刃而解。甚至它同樣適用牛頓定律。
恆星死亡演變為黑洞的理論漏洞百出,事實上恆星死亡也不會演變為黑洞。它只會演變為更緻密的實體,最終因為坍縮力小於內部膨脹壓力而重新爆炸。如此反覆。黑洞就是暗能量漩渦,這個漩渦的能量遠遠大於光子逃逸能量,因此光也逃不出去。同時這個漩渦又是一個通道,它從這邊吸入物質,從那邊噴出物質,其通道就是我們孜孜以求的蟲洞!
宇宙是暗能量海洋說幾乎可以解決目前物理學界所有的疑惑!實際上我們已經意識到暗能量的存在了,各國都在設法捕捉暗能量的蛛絲馬跡。一旦成功,傳統物理學將大大前進,統一場問題也迎刃而解!
引力怎麼產生的呢?還是因為暗能量海洋之水。它就像一條條看不見的繩子把所有物質拴在一起,互相作用。暗能量無處不在,甚至原子內部空隙也充滿暗能量。因此引力無處不在。由於暗能量基本單位之間有聚合傾向,但是又沒有大到足夠凝聚為物質。暗能量基本單位之間還有空隙,這個空隙可以拉伸壓縮,因此在引力表現和粒子光子運動的時候才表現出波特性。引力就是暗能量的拉扯。
那麼說了這麼多,暗能量到底是什麼呢?有一種理論叫做弦理論。它認為,粒子不是無限可分的,組成粒子的基本單位是能量弦。弦分為開端和閉合兩種,可以想象一種是棒子,一種是圈圈,也可以想象為1和0。弦不是物質而是能量,是組成粒子的基本單位。宇宙裡的暗能量實際不應該叫暗能量,只能叫能量,因為人們無法觀測到它,所以叫它暗能量。弦本身保持振盪,其組合的不同形式形成了不同的基本粒子,具有不同的特性。但是無論如何,物質世界都保持著兩種特性,陰和陽,這和絃的開合是相符合的。弦理論解決了量子力學和廣義相對論的矛盾,並且統一了四種基本作用力。或許弦理論是物理終極理論。而宇宙就是存在於弦這個能量海洋之中,也是其本身。尋找暗能量或許需要從弦理論出發。弦理論還提出了宇宙的維度,認為宇宙是有十個維度的。
-
9 # 西大數53屈
用測量比較兩個速度之大小。需要的條件?共同的起點,共同的終點,共同之路線,同時出發,然後測到達終點之時刻。早到達者更快。2017之天文觀測。同一個起點,質能轉比引起大爆炸。產生強光的“同時”,由於質量出現了巨大改變數,引起引為波漣漪。同向地球傳來。實測結果,引力波提早1.6秒到達地球。如果引力波與光波沿同一路線傳播。則顯而易見,引為波速度大於光波。與相對論公理,”任何速度都不能超過光速。”產生矛盾衝突。
如何消除這一矛盾衝突?
一種意見,1.6抄與傳播用時上億年,可忽略不計。這個說法。從平均速度來說,差不多。但明顯不等。不可能用此證明兩個速度相等。而且還存在以下因素,引為漣漪需足夠大時,現有測量裝置才可測得。這需要一個過程。光是一爆就可測得,引力漣漪需過一段時間才能達到足夠大。傳出時刻,比光要遲一段時間,如果一樣快,應遲到地球上之觀測點。這樣的小小絕對誤差才是可忽略不計。才可說引力速度不超光速。
我認為,應如下解釋。光線在足夠長時,已透過天文觀測證明,不是直線。引力大小是按直線距離用萬有引為公式計算。至今還沒有質疑出現。因此,引力波在兩點間傳插之距離較光線短,故遲點出發也可早點到達。其速度大小還可不超過光速。
這出現一個基礎問題,波動之速度是根據波沿直線傳插得出。兩點間波速方向自然確定。當光線彎曲之後,光波速度方向如何確定?顯然不能使用原來波速定義了。機械波也可沿曲線傳播。只需把繩了在凸曲面先拉緊,就可生成機械波。這時波速方向顯然是變化的。我認為,先把此種狀態下,波速定義搞清楚。才可能推廣到光速定義。
-
10 # 呀搏啦汗窮絲
觀測N光年之外的天體爆炸。已知的天體爆炸都是核反應引發,核反應損失質量產生能量,所以質量變小必然引起引力波動,只要光學裝置和引力測量裝置同時檢測到結果就是同步了。
-
11 # 量子科學論
以前我們比較關心的問題是:引力是否是瞬時的或者引力的傳播速度是否是有限的。在牛頓時期,人們確實認為引力是瞬時的超距作用,但自愛因斯坦重新描述引力以後,我們才知道,原來引力是有特定速度的!那麼如題所問,在我們還沒有量化引力的前提下,並且引力也是自然力中最弱的力,那麼我們是如何測量出引力的速度的?
牛頓引力和廣義相對論最大的區別之一我們現在知道光的傳播速度有多快,299792458米/秒!即使太陽突然消失,我們也能在太陽消失後,8分鐘多一點的時間裡繼續接收到來自太陽的光線!但是引力和地球軌道呢?地球會不會像一個旋轉的球一樣,在一根繩子斷裂的瞬間,以直線飛離軌道呢?
或者地球還會繼續在軌道上穩定的執行一段時間(也許這段時間可能會產生一些影響,畢竟太陽真的沒有了)!
以上兩種情況就是牛頓"老一派"引力理論和愛因斯坦"新時代"廣義相對論之間最大的區別之一。
根據牛頓的理論,有兩個質量物體相隔一段距離,質量和距離就決定了引力的大小,沒有其他花裡胡哨的東西。所以當你拿走其中一個質量,引力會立刻消失。
但在廣義相對論中,情況要稍微複雜一點。首先,不是質量本身直接導致了引力。相反,所有形式的能量(包括質量)都會影響空間的曲率。所以對於太陽和地球來說,太陽的巨大質量控制著它周圍空間的曲率,地球實際上是沿著彎曲空間的軌道在執行。
如果只是簡單地把太陽拿走,空間就會回到平坦的狀態,但空間恢復原狀需要個過程。我們可以想象一下空間是一個富有彈性的網,你把網拉一下然後鬆手,會看到什麼?來回波動!我們再想象一個池塘的水面,你仍了一個石頭進去,水面會激起漣漪,並向四周擴散!這也是所謂的引力波!我們現在沒有找到引力子,我們無法測量引力子的速度,但我們可以測量引力波再空間傳播的速度?
尋找變化的引力波在愛因斯坦的引力理論中,這些漣漪以光速在運動,而不是瞬間運動。
這又有另外一個問題,想象一下:如果地球是靜止的,它會以一種方式感受到這些空間漣漪,但如果地球在太空中運動,它會不會感受到不同的引力?
太陽現在的引力在8分鐘內不會影響到地球,地球現在感受到的引力,實際上是把它拉向8分鐘前的太陽!
由於地球在引力場中運動,它的位置在不停的發生改變,所以地球感受到的引力也在變化。這時我們就得出了兩個效應:速度會影響引力,變化的引力場也會影響引力。
在理論上,我們知道引力的速度應該和光速相同。但是太陽的引力,實在是太弱了,無法測量出這種效應。事實上,就算引力很大也很難測量,因為如果一個物體在恆定的引力場中以恆定的速度運動,根本就沒有可觀測到的影響。不會對空間產生任何的擾動!一切都是那麼平穩!
理想情況下,我們想要的情況是:一個物體以一個不斷變化的速度在一個不斷變化的引力場中運動。那麼這個系統去哪裡找呢?
我們是否記得宇宙中一種特殊的天體,兩顆中子星繞著彼此以極其接近的軌道執行!由於中子星會發出非常規律的超高精度脈衝,我們可以測量引力導致的脈衝星脈衝週期的變化,估算出引力波變化的上限,以確定引力波在空間是否以光速傳播。
目前我們已經發現了具有這種精確結構的多個獨立的雙脈衝星!也間接的估算除了引力的速度範圍!上圖中兩顆中子星圍繞彼此執行時,會發生軌道衰減,所以執行的速度一直在發生改變,由於中子星的引力巨大,會在空間產生不斷變化地引力波!引力波還影響中子星到地球之間的空間變化,我們都知道中子星的脈衝十分精準,但由於空間引力的變化,我們接受到的脈衝會發生微小的變化,從而測算出引力波的變化!這個過程肯定很複雜,我們這些吃瓜群眾就大致瞭解下就行了!
科學家從第一個雙星脈衝星系統,PSR 1913+16(胡爾斯-泰勒雙星),已經測得了引力的速度基本為光速,誤差小於1%!
要想直接測量引力波。也許我們需要等到2030年左右。歐空局啟動並執行LISA計劃,可以直接測量引力傳播的速度。
目前對於雙脈衝星的間接測量,告訴我們引力的速度在2.993 x 10⁸到3.003 x 10⁸米/s之間,這是對廣義相對論的又一次證實。
-
12 # 小宇堂
無法直接測量,但可以間接測量,測量的方法便是與光速進行對比。
在什麼情況下天體會釋放出可以探測的引力波?一般而言,引力波由進行加速運動且其速度改變為非完全球對稱(球體膨脹或收縮就是完全球對稱)或非旋轉對稱(如轉盤或旋轉球體)。
我們用旋轉啞鈴來舉例:如果啞鈴圍繞其對稱軸旋轉,它將不會輻射引力波。但如果它不是圍繞自己的重心旋轉,那麼它就會輻射引力波。啞鈴越重,翻滾越快,它發出的引力輻射就越強,如果啞鈴兩頭的重物是像中子星或黑洞一樣的大質量天體,快速地相互環繞運轉,則會釋放出大量的重力輻射。
如何測量要測量引力波的速度是否是光速,那就需要至少找到一個引力波的來源。而中子星和黑洞構成的雙星系統就是最佳的引力波源。因為這些天體質量巨大,相互旋轉速度高,發出的引力波非常強。諸如2015年9月14日LIGO引力波觀測臺觀測到的黑洞合併事件(合併之前兩個黑洞將高速旋轉),兩顆黑洞的質量分別是36個和29個太陽質量,合併後的黑洞質量是62個太陽質量,也就是說大約有3個太陽質量的能量被以引力波的形式輻射出去了。
只要我們能夠同時觀測到合併所輻射的引力波和電磁波的話,我們就可以驗證(測量)引力波的傳播速度:
如果引力波比光波早到達,那麼引力波的傳播速度就是超光速的(雖然這根據理論是不可能的)
如果引力波比光波晚到達,那麼引力波的傳播速度是亞光速的。
如果引力波與光波同時到達,那麼引力波的傳播速度就是光速的。
但不幸的是,黑洞合併只輻射引力波,而不會有電磁波輻射。因此,我們只能使用白矮星合併事件來做測量和驗證。
恰好在2017年10月16日,LIGO科學合作組織,Virgo合作組織及其合作伙伴宣佈首次觀測到來自一對旋近中子星輻射出的引力波。而且科學家們也在多個波段上觀測到了此合併事件產生的電磁發射。 這個觀測到的事件發生在2017年8月17日,這是第一次用引力波和光同時觀察到同一宇宙事件。這證明了引力波確實是以光速傳播的。此事件被命名為GW170817。
我們來看看GW170817這個合併事件
上圖:兩顆白矮星旋近的過程中不斷釋放出引力波。
上圖:白矮星相撞時才釋放出電磁波譜
上圖:全球包括地球軌道上的觀測衛星總共有70座微波天文臺觀測到了此事件的電磁波輻射(上圖藍色點),而三座引力波觀測臺則觀測到了引力波。
上圖:引力波逐漸加強的到頂點(上圖上半部分為光波觀測訊號強度,下半部為引力波強度)。
上圖:當引力波在頂點結束後短暫間隔之後,觀測到伽馬射線暴。因為根據理論不同頻率的電磁波輻射應晚於引力波出現。上述觀測跟理論預期一致,證明了引力波的確是以光速傳播。
總結引力波傳播速度的測量或者驗證,可以參照統一事件所發出的引力波和電磁波到達地球的時間來判斷,如果符合引力波光速的預測結果,那麼就能很好地說明引力波是以光速傳播的。
-
13 # 蘿莉心不走心
我個人不認為引力傳播的速度是光速,只有引力波的傳播速度是光速,因為引力波是一種波的形式,作用在我們這個時空本身,那麼我們這個時空裡速度的上限是光速。
而引力本身是高質量物體對四維時空的扭曲,這個扭曲不僅影響四維空間,也影響五維甚至更高的時空,因為四維的扭曲方向是垂直於(也許不是垂直,也許有個夾角,我假設垂直。)第五個維度的。既然這個作用是跨緯度的,那麼在更高維度光速是否最大,我們並不能確定。
-
14 # 付禮成
引力的傳播速度可慢於光速,也可快於光,它隨傳播介質密度的遞增而增快。力的傳播是需媒介的,沒有媒介力就無法傳遞,媒介的密度越小傳播越慢,密度越大傳播越快。如:一根繩子,一頭連著太陽,一頭連著地球,一人在地球上用力拉動繩子,不需一秒鐘就能將他的力傳到太陽上。速度比光速快多了。宇宙中暗物質是很緊密的,到底有多緊密?不知道,所以,引力在宇宙中的傳播速度有多快,也沒人知道。
回覆列表
引力是物質的屬性,是附屬於物質,受制於物質的,不是獨立的存在,哪來速度?光有速度,是因為光是獨立的存在,不受制約的運動態才有速度的。