首頁>Club>
引力波為什麼很難觀測到?引力波的波源來自哪裡?
12
回覆列表
  • 1 # 無醉大俠

    你可以想象一顆石子投入湖中產生的波紋,引力波就是空間的波紋,只不過我們看不見而已。為什麼我們很難觀測到引力波

    因為引力波在廣義相對論裡,是時空本身的漣漪,是由帶質量物體的加速度運動所生成。

    由於廣義相對論限制了引力相互作用的傳播速度為光速,因此會產生引力波的現象。相反地說,牛頓重力理論中的相互作用是以無限的速度傳播,所以在這一理論下並不存在引力波。

    所以宏觀來說,我們無法直接探測到引力波。

    在1916年 ,愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。

    因斯坦的數學表明,大質量的加速運動的物體 (如繞著彼此執行的中子星和黑洞)將會破壞時空的結構,使得扭曲的空間的“波浪”從源頭向外輻射。並且,這種漣漪將以光速穿過宇宙,攜帶著輻射源的資訊,同時也帶走了輻射源的部分能量,以及有關引力本身性質的極其重要的線索。

    你可以想象一顆石子投入湖中產生的波紋,引力波就是空間的波紋,只不過我們看不見而已。

    引力波的發現

    1974年,俄羅斯天文學家Leonid Grishchuk曾預言,宇宙大爆炸會產生大量引力波,來自大爆炸的引力量子漲落會被宇宙初始的膨脹顯著的放大,在經過放大後,就形成了原初引力波,如果這些引力波能夠被發現,就可以幫助人類一瞥宇宙誕生時的情形。

    2016年2月11日,LIGO科學團隊與處女座干涉儀團隊共同宣佈人類對於引力波的首個直接探測結果,其所探測到的引力波是源自於雙黑洞併合。

    2017年,萊納·魏斯、巴里·巴利許與基普·索恩因成功探測到引力波,而獲得諾貝爾物理學獎。

    2017年10月16日,全球數十家科學機構聯合宣佈,從約1.3億光年外,科學家們首次探測到壯麗的雙中子星併合產生的引力波,及其光學對應體。

    引力波有啥用

    我相信你肯定要問,這個波對我們有啥用?

    實際上,探測和分析由引力波所攜帶的資訊,將會使人類用一種前所未有的方式觀察宇宙,它將開啟探索宇宙的一扇新的大門,使我們對宇宙的災變事件進行更深入的瞭解,並將人類引進物理學、天文學、天文物理學最前沿的研究領域。

    長期以來,科學家們都主要依賴於對電磁輻射 (例如可見光、X射線、無線電波、微波等)的觀測來學習和了解宇宙中的事物和現象。引力波並不是電磁輻射,它是完全不同的現象,它攜帶了電磁輻射所不能攜帶的有關宇宙的事物和天文事件的資訊。

    例如,黑洞的碰撞,幾乎不會發出或者只會產生很少的電磁輻射,但是,由黑洞的碰撞產生的引力波卻使它們就像黑暗宇宙之海中的訊號燈一樣閃閃“發光”。此外,由於引力波與物質的相互作用非常弱 (不像電磁輻射),它們在宇宙中的穿行幾乎暢通無阻,使我們能夠清楚地看到引力波宇宙。

    引力波所攜帶的有關它們的輻射源的資訊,不會像電磁輻射穿過星際空間時遭受種種變形或改變。透過這種全新的探測天體物理物體和現象的方法,引力波將真正在宇宙探測上開啟一個新視窗,大大增加我們對宇宙本質的理解和對時空本身的瞭解。這大概就是目前人類探測引力波的作用和意義吧。

  • 2 # 語境思維

    這個問題由於涉及面太大與深刻度太陡,故答文寫的看起來比較長,其實很短。

    ▲三種不同的波:藍色的代表機械波,黃色的代電磁波,粉色的代表引力波。

    有比較才有鑑別。要弄清引力波,先要弄清波的本質、定義與分類。

    不用說引力波,即使是機械波與電磁波,科學界也有很多困惑,此事還得從頭說起。

    本文,不只是試圖解釋引力波,更重要的是解釋機械波與電磁波。重點有三:

    ①波的本質或共性,是波源激發的場效應;所有波,都必須有場作為傳播中介。

    ②三種不同機制的波:機械波、電磁波與引力波;機械波是大量激元的接力傳播。

    1 引力波的提出與研究進展

    提出「引力波」乃至「引力子」的概念,原本是愛因斯坦廣義相對論的一個猜想。

    據稱,引力波已被雙子合併之超劇震盪得以證實,常見萬有引力波因極弱而無法證實。

    ▲2016年LIGO檢測雙子合併得到引力波的頻率響應:合併前為f₀=50赫茲,合併後為f=500赫茲。

    不過,引力子之模型與驗證,迄今依然無法證實,按理說,有引力波就必有引力子。

    就好比,有電磁波就有光子。引力子在標準模型尚無合法身份,這是邏輯上的困惑。

    然而,就 @物理新視野 看來,引力子與光子等所有玻色子,都只是虛構的虛粒子。不是嚴格意義上可獨立存在的真粒子。

    2 機械波的本質,是相鄰電子透過激發場效應的電磁波傳遞震源動能的物質波

    給「波」下一個精準的定義,不是一件簡單的事。需要對各種波的動力學特徵,進行分析、歸納與抽象,找出隱藏在背後的本質。

    2.1 機械波的本質或共同特徵

    嚴格講,機械波的命名並不恰如其分。機械波不全是用機械裝置震盪所產生的波。

    自然原因也可產生水波、風波、腦波、地震波、超聲波、聲波、次聲波。

    ▲不管什麼波,基本樣式,有如這「一石激起千層浪」,石頭相當於「波源」,水相當於「介質」或載體(carrier),石頭的震盪擠壓附近的水,激發出水波,石頭的震盪動能就被水波承載,變成「水波輻射能」,而沿著一圈圈的波陣面傳向遠方。

    可見,機械波的共同特徵是物質或介質的波動。水波是水分子簇的湧動,風波是空氣分子的湧動,地震波是地殼分子的湧動。

    因此,「機械波」改稱「物質波」反倒是名副其實,但這不是那個德布魯伊物質波。

    2.2 機械波的傳播機制

    水波,屬於分子物質波

    表面上,在波源例如船舶螺旋槳的策動下,一個個相鄰的水分子在上下震盪,把螺旋槳的旋轉動能,依次接力碰撞傳送到遠方。

    邏輯上,水分子之間並不是裸接觸的,因為根據泡利不相容原理,分子內部的核外電子之間不可能直接碰撞。

    本質上,核外電子加速震盪,擠壓附近的真空場,激發出電磁波(即場效應),電磁波再作用到相鄰分子的核外電子。即:水波是透過電磁波傳播的,但傳播速度取決於電子震盪速度。

    風波,屬於分子物質波

    看起來,在波源例如飛機螺旋槳的策動下,一個個相鄰的空氣分子左右震盪,把螺旋槳的旋轉動能,依次接力碰撞傳送到遠方。

    本質上,空氣分子之間相距較遠,分子內部的核外電子,不可能直接碰撞,也是透過先擠壓附近真空場激發電磁波(即場效應),再作用到相鄰分子的核外電子上。

    表面上,在波源例如有人敲鋼管的策動下,相鄰金屬原子震盪,把策動動能,依次接力碰撞傳遞到遠方。

    本質上,原子晶體之間的核外電子,也不可能直接碰撞,而是透過核外電子加速運動,激發電磁輻射,再作用到相鄰核外電子。

    電流,屬於電子物質波

    電流,其實是在電池庫侖力策動下,透過導體中核外電子激發的電磁波,把電池電勢能,依次接力傳遞到電路另一端。

    可見,電流的正確命名,應該叫電子波。因為導體的每個電子,只在原地做偏轉性震盪,而不是像自來水管道的水流。

    不過,電流的速度,只取決於核外電子繞核震盪的速度,大約在v=αc附近。

    2.3 機械波的定義與激元

    機械波是透過相鄰粒子所含的核外電子運動激發場效應的電磁波,把策動源的動能以依次接力的方式向遠方的物質波。

    這裡,可以把作為「次級震源」的大量相鄰粒子,命名為「激元(exciton)」。

    激元,顧名思義,是激發場效應的基本單元,例如分子激元、原子激元、電子激元。不管哪種激元,歸根結底,都是電子激元。

    激元有三個重要特徵:

    特徵1:激元與激元不‘緊挨著,而是隔著不同距離的場。激元與激發光子的關係是:

    初級波源→光子→激元→光子→激元→...

    特徵2:激元只在本地(in place)震盪,包括上下/左右震盪製造橫波,前後震盪製造縱波。激元本身不會隨波做長途旅行。

    特徵3:激元是群體性的。單個激元不可能激發機械波,只能激發電磁波或引力波。

    作為移動波源的單電子切向運動,擠壓前方真空場或切割所在磁場,進而激發電磁波。

    作為移動波源的單個導彈的切向運動(拋物線),擠壓前方真空場而激發電磁波。

    作為移動波源的單身地球,繞日做切向運動,擠壓前方真空場而激發電磁波。

    其實,每個天體與粒子總在運動,它們都是移動波源,時時刻刻都在擠壓真空場。

    2.4 機械波的五個細類

    機械波在普通教科書被迴避,是因為理論上有諸多困惑。單獨的聲學研究,提出機械波包括聲學支與光學支兩部分。

    ▲波幅粗大的波節是機械波的激元,即所謂的「聲學支」。波幅細小的波節電磁波的光子,即所謂的「光學支」或「場效應」。

    所虛構的聲子,其實就是通常虛構的光子。這已然間接承認了存在機械波的激元,激發場效應的基本事實。——這還在探索中。

    基於筆者對機械波的定義與其所含激元的三個重要特徵,機械波可做如下分類:

    第1類:分子物質波,是以分子激元激發場效應為特徵的物質波。項下再細分兩種:

    ①凝聚態分子波,是發生在固體與液體內部的分子波,如地震波、橋震波、海嘯波。

    ②分散態分子波,是發生在氣體內部的分子波。如空氣分子波,即上文所說的風波。

    第2類:原子物質波,是原子激元激發場效應為特徵的物質波。項下再細分兩種:

    ④分散態原子波,是發生在原子氣內部的原子波,如臭氧層原子波。鈉原子氣震盪波。

    第3類:離子物質波,是發生在等離子態氛圍中的離子波。例如,大氣層之電離層氛圍的離子波,地球輻射帶等離子態的離子波。

    第4類:電子物質波,也叫「電流波」,是發生在導體內部或核反應氛圍的電子波。

    第5類:電荷物質波,也叫「生物波」或「生物電」,是發生在細胞電荷簇之間的生物波。這部分是鮮為人知的處女地。

    ▲細胞(cell)相當於生物電池(biocell),有特定電極電位的電荷簇構成。神經系統的運動是若干相鄰電荷簇之間的電磁輻射傳遞,我把這稱為「生物電的場效應」。

    例如,動物發情時的生物電,電鰻應激的生物電,兩性相遇應激的生物電,意淫應激的生物電,硬氣功應激的生物電。

    3 電磁波的本質,是波源所含電子伴隨波源運動擠壓附近真空場所激發的場效應。

    本章先提出「電磁力·電磁場·電磁波」之間的共時關聯,然後介紹電磁波的傳播機制,最後給出電磁波的定義與分類。

    3.1 電磁力·電磁場·電磁波的共時關聯

    共時性(synchronism)是幾個因素的互為因果或相互制約,與歷時性(diachronism)是幾個因素的前因後果或相互轉換。

    以原子光譜效應為例,說明「力·場·波」之間的共時關聯。

    核外電子(e⁻)與核電荷(Ze⁺)之間因電子繞核切割核子磁力線產生「電磁力」並在原子內外空間形成「電磁場」。與此同時,核外電子繞核有近核點到遠核點的不同震盪速度,擠壓了附近空間而激發「電磁波」。

    電磁力與電磁場與電磁波,三者之間具有共時共存的關聯機制。電磁力或電磁場提供的電勢能與電子震盪動能(Ek)互為表述,並同時激發額外的電磁輻射能(Eγ)。

    此時,該原子內空間與外空間的原子系統的總可變動能為:

    E=Ek+Eγ=½m₀v²+hc/λ...(1)

    Ek=½m₀v²=ke²/r=ξhc/λ...(2)

    其中,ξ是電子切向運動的動能激發電磁波的場效應係數。m₀是電子質量常數,v是電子繞核的切向運動速度。

    v∝1/λ,v的不同取值對應不同的光子波長,其集合就是原子光譜的超精細結構。

    這裡不涉及電子自旋所具有的固有勢能,

    Ep=m₀c²=0.511MeV...(3),

    這部分能量屬於引力子的固有勢能。詳見第4章的引力子部分。

    3.2 電磁波的生產機制與傳播機制

    按「電子能級躍遷」理論:電子接收了外加能量(eU)會發生能級躍遷,當電子釋放了eU,返回原有能級,同時釋放一個光子。

    3.2.1 電子能級躍遷假說有三個瑕疵

    瑕疵1:電子是極其穩定的基元粒子,電子半徑極小(r₀=0.77費米),固有的勢能密度

    ρ=m₀c²/4.2r₀³...(4)

    =8.2×10⁻¹⁴÷(4.2×7.7³×10⁻⁴⁸)

    =4.27×10³¹kg/m³

    電子以光速自旋,其密度是宇宙一切存在形式的最高密度,不能再吸收能量。只要外加能量給電子,只能賦予電子動能。

    電子是「飽和態」,不可壓縮、不可插入。原子是「不飽和態」,可壓縮可吸收。

    瑕疵2:電子能級躍遷,即電子一下子蹦到高能級或墜到低能級,這是典型的超距作用論,違背了動力學的底線邏輯。

    瑕疵3:電子能級躍遷,無法解釋原子光譜的超精細結構現象。超精細結構,意味著有無數個電子能級或「主量子數(n)」。

    3.2.2 單電子激發電磁波的過程

    單電子激發光子是最基礎的場效應模型。

    以核外電子為例。電子繞核震盪,擠壓其前方的真空場,場的內空間就會加速湧動。

    以自由電子為例。自由電子運動,也要擠壓前方真空場,或者說,切割自身自旋磁場的磁力線,進而激發電磁波。這與原子核無關,與能級躍遷之超距論無關。

    3.2.3 大粒子激發電磁波的過程

    卡西米爾效應表明:用一個機械波震源產生聲波,作用到一個超薄的真空腔,該真空腔就會被激發出電磁波。

    顯然,這裡不存在什麼電子能級躍遷的作用環境。聲波激元是大粒子,如空氣分子。

    這說明,不只是單電子可以激發電磁波,大質量粒子震源或激元,也會激發電磁波。

    根據熱力學第一定律,該分子激元的質量為m,相當於n個電子質量m₀,即m=nm₀,平均動能與場效應的關係式:

    ½mv²=½nm₀v²=nhc/λ...(5)

    依然有:½m₀v²=hc/λ...(6)

    這表明,只要有物體的運動,就會擠壓前方的真空場,就會激發電磁波,其波長取決於大粒子激元的速度(v),即:

    λ=2hc/m₀v²...(7)

    3.3 電磁波的定義與分類

    由於機械波也夾帶電磁波,例如雷雨雲運動導致雷電現象,我們既看到了閃電,說明有電磁波,也聽到了雷聲,說明有聲波。

    為了區別機械波,電磁波定義如下:

    電磁波,是單一波源或單個激元的運動擠壓了前方空間所激發的電磁輻射。該單一波源,要麼是原地震盪的波源麼是移動波源。

    ▲這張表把電磁波與聲波歸在一起,比聲波更長的生物電波,頻率5~35Hz。

    根據本定義,電磁波可作如下分類:

    ①超長波生物電波,波源如腦細胞震盪;

    附註1:生物電,包括生物電波與生物電流。前者屬於電磁波,後者屬於機械波。

    ②長波段無線電波,波源為感容震盪器;

    ④微波段無線電波,需特殊高頻震盪器;

    ⑤紅外波段電磁波,熱力學裝置即可;

    ⑥可見光譜電磁波,有燃燒反應即可;

    ⑦紫外線譜電磁波,需>6000℃高溫;

    ⑨伽瑪線譜電磁波,需如迴旋加速器。

    附註2:生物電波、無線電波、可見光波,也是電磁波,只是習慣叫法不一樣。

    4 引力波本質是電子自旋產生南北極負壓差,擾動了附近空間所激發的場效應。

    現在我們可以進入正題。先探討引力與真空場的關係;然後探討引力來自電子自旋的疊加效應;最後探討引力波方程。

    4.1 引力與真空場的關係

    在地球環境下,我們透過卡文迪許扭秤實驗,得到萬有引力定律的實驗方程

    F=Gm₁m₂/r²...(8)

    至少在太陽系,在計算拉格朗日平衡點與洛希極限時,在航天航空各項工程的實際工作中,萬有引力定律起著決定性的作用。

    萬有引力,簡稱「引力」,是兩個天體之間固有的相互作用力。

    雖然我們不知道引力藉助什麼介質作用到對方物體。但有四個確定無疑

    其一,引力不可能是超距作用的,只能以特定介質作為載體傳遞到對方天體上。

    其二,引力不可能是臨時作用的,而是本來就在天體由近及遠的真空裡存在著。

    其三,物體的引力是無處不在的,是不可能被消滅的,有物質不滅,就有引力不滅。

    其四,引力與距離平方成反比,意味著,引力勢能被吸收在物體外圍的真空場之中。

    進而意味著,真空場是引力的載體或介質。必須明確,真空有以下【七特性

    ①真空不空,真空不是虛無的幾何空間;

    ②真空是場物質,只是不含亞原子而已;

    ④天體外的真空有密度梯度,越遠越低;

    ⑤低密度的真空場,吸收高能態的能量;

    ⑥所有的力·能·波,都要透過場來傳播;

    ⑦質量乘積(m₁m₂)意味著內部電荷疊加。

    廣相三個要點與筆者的異議

    廣相要點1:天體質量引起時空彎曲;

    異議:據稱愛丁堡課題組發現「日食時光經過太陽附近發生彎曲可證實時空彎曲」。

    其實,這是由於光遭遇太陽附近的較高密度的等離子體所發生的康普頓散射效應。

    ▲康普頓散射效應:艾克斯射線與等離子體電子碰撞後,二者皆發生偏折,電子加速運動,光子降頻紅移。

    好比,我們看哈哈鏡與萬花筒,看起來彎彎曲曲與繁花似錦,其實是光的偏折現象。

    例1,在地球附近,日出晨光與燈光在真空中都是沿直線傳播,除了水汽散射偏折。

    例2,大質量天體如脈衝星輻射光都是沿直線進入深太空,不走時空彎曲路徑。

    廣相要點2:時空彎曲引起天體運動;

    異議:天體運動,有「轉動慣量」緯度分佈差異,也有「引力場強」的遠近差異。

    但歸根結底,是兩個天體所含大量電荷之間庫侖力因同斥異弱化的疊加效應。

    廣相要點3:引力不需要真空場承載。

    異議:如果引力不需要真空場來承載,那麼至少得出兩個違揹物理常理的悖論:

    悖論1:引力是超距作用的,無獨有偶,宇宙學紅移是或空間膨脹是任意超光速的。

    悖論2:真空場是不存在的,無獨有偶,電磁輻射與引力輻射是不需要傳播介質的。

    ▲這裡有兩張臉,孰是孰非,可能都是悖論,可能只有一張圖臉是真的。

    4.2 引力·引力場·引力波的共時關聯

    如果我們承認,電磁力·電磁場·電磁波是共時關聯或互補表述的;

    那麼我們承認,按同樣的邏輯,引力·引力場·引力波也是共時關聯的。

    4.2.1 引力基於自旋的漩渦場

    ●龍捲風自旋的漩渦引力場

    冷氣流與熱氣流差異達到一定閾值時,二者之間的翻卷性對流就形成了一個錐形漩渦。

    該漩渦上端附近低氣壓,下端附近高氣壓,相當於南北兩極的極軸走向產生負壓差。

    我們就說,龍捲風自旋形成了具有南北極負壓差的漩渦場,就有了「自旋引力場」。

    ●電風扇自旋的漩渦引力場

    電扇葉輪,正面凹而背面凸。電扇自轉的動力源於軸功率,不像地球自轉源於自然力。

    電扇自旋時,凹面急速填充空氣形成正壓強,背面急速排斥空氣形成負壓強。

    電風扇的軸向兩端相當於南北極,產生負壓差。拿一張紙放在電扇後面被吸引。表明電扇的漩渦,相當於一個自旋引力場。

    ●離心泵自旋的漩渦引力場

    離心泵葉輪結構也是「正凹背凸」。葉輪軸向兩端相當於南北極,兩端負壓差透過大氣壓強,把下方液體吸引上來,再透過葉輪邊緣擠壓並甩出去。

    透過對龍捲風、電風扇、離心泵、螺旋槳、洞口漩渦的動力學觀測,可以把它們的漩渦場,看成是自旋引力場。

    4.2.2 電子電荷的自旋引力場

    大自然固有的超自然發明的自旋引力場,不得不使我們聯想:電子也是一個漩渦體,也有它對「自旋引力場」。

    電子微小至極,可謂自然界最小的基元粒子。根據粒子物理慣例,電子的自旋勢能代表電子質量:

    ε₀=m₀c²=0.511MeV...(9)

    m₀=ε₀/c²=0.511MeV/c²...(10)

    ●不妨規定:

    電子是自然界的最小磁體,其自旋漩渦磁場的產生引力叫電子力」,而且是所有力的基元力或統一力」,

    即:F₀=m₀c²/r₀²...(11)

    其中,c意味著電子以光速自旋,r₀是電子的自旋半徑,即電子半徑。怎麼估算r₀?

    理論上可假設兩個電子幾乎靠在一起時的庫侖力是由電子力提供的求電子半徑

    m₀c²/r₀=ke²/(2r₀)...(12)

    r₀=ke²/4m₀c²=0.77×10⁻¹⁵[m]...(13)

    4.2.3 電子尺度不服從海森堡測不準公式

    據稱在地球環境下的電子半衰期為10³⁵年,雖然我們無法考證,但有一點無疑:

    電子是不可分割的最穩定存在的最小粒子。因而,電子的結構參量是不可變更的。

    可以推論,電子半徑(r₀)、電子質量(m₀)、電子電荷(e)、電子自旋角動量(L₀=m₀cr₀)、電子自旋勢能(m₀c²),都是固有的常量。

    進而推論,電子的自旋半徑與自旋角動量不確定度的乘積(△r·△L)不服從海森堡測不準公式的最低閾值(≥h/4π)。

    進而說明所謂「如果電子自轉自旋速度超光速,故電子只自旋不自轉」是不嚴謹的。

    4.2.4 電子勢能與引力子勢能是共時關聯

    運動是物質的存在方式。電子的光速自旋勢能,是維持電子獨立存在的固有能量。

    電子在光速自旋的同時,其南北極負壓差,致使附近空間場翻卷運動,擾動了場空間,進而激發「引力輻射能」。

    ●有兩個規定:

    1. 單個電子自旋引力勢能與所激發的引力輻射能之間是等效轉換與共時關聯。

    2. 電子激發的引力輻射能定義為「引力子勢能」,是引力波的一個波節的固有能量。

    ε₀=m₀c²=hc/λ₀...(14)

    λ₀=h/m₀c...(15)

    =2.42×10⁻¹²[m]

    λ₀是引力子的最短波長,碰巧的是,這也是電子的康普頓波長(λᴄ)。

    ●正負電子湮滅方程的啟示

    電子槍發射出來的負電子,被分別匯入互為反向的加速磁場中,進入反向磁場的負電子因顛倒了南北極變成正電子,但自旋方向沒有改變。

    二者分別加速到光速,然後匯入對撞機制。正負電子急遽膨脹,變成正負光子,電子動能轉化為光子輻射能,電子勢能轉化為引力子勢能。

    e↑+e↓+2×½m₀c²=γ↑+γ↓+2hc/λ*

    把引力子與光量子統稱為場量子,此時,湮滅方程,蘊含有四個守恆:

    ①【質量守恆】

    即:電子質量≡引力子質量

    方程是:m(±e)=m(±γ)=m₀...(16)

    可設定:實體質量≡引力場質量

    簡寫成:m≡m"...(17)

    實體外空間的引力場半徑,根據距離平方反比效應,可以認為「場質量主要集中在直到拉格朗日平衡點為止的範圍內」。

    方程(17)很簡單但很重要,是構建引力波方程的主要依據。詳見本文【第4.4節】。

    例如,忽略其它天體攝動力影響,地球到太陽的拉格朗日平衡點的L₁=r₁=150萬千米。

    地球引力場質量的主佔體積:

    V₁=(4π/3)r₁³...(18)

    該區域引力場的平均密度為:

    ρ₁=m/V₁=m/(4π/3)r₁³...(19)

    =6.0×10²⁴÷(4.2×1.5³×10²⁷)

    =4.2×10⁻⁴[kg/m³]

    =0.1克/米³

    若設在太陽系的邊緣半徑為r₂=2光年,則直到此處的地球引力場平均密度為

    ρ₂=m/V₂=m/(4π/3)r₂³...(19)

    =6.0×10²⁴÷(4.2×2³×9.46³×10⁴⁵)

    =2.1×10⁻²⁷[kg/m³]

    ≈1.3個質子質量/米³

    提示:真空場是有質量的,實體都是高密度真空場構造的,電子內部是「空的」,但電子密度是自然界最大的。

    顯然,如果按廣相說「真空場無質量」,那麼就無法解釋電子內部的質量從何而來。

    ②【電荷守恆】

    即:電子電荷≡引力子電荷

    方程是:q(e)≡q(γ)=1.6×10⁻¹⁹C...(20)

    根據湮滅方程,引力子最小半徑

    r"₀=λ₀/2π=h/2πm₀c...(21)

    =6.63×10⁻³⁴÷(6.28×9.1×10⁻³¹×3×10⁸)

    =0.386×10⁻¹²[m]

    =0.386皮米,

    電子半徑0.77費米,引力子電荷密度只有電子的(0.77fm/0.386pm)³=2×10⁻⁹倍,引力子與光量子(共體)的荷性可忽略不計。

    而且,隨著引力場半徑的不斷走遠,引力子波長與半徑隨之不斷拉長,其荷密度,與質密度一樣,也會不斷急遽降低。

    ρ(e)=e/(4π/3)(λ/2π)³...(22)

    ρ(m)=m₀/(4π/3)(λ/2π)³...(23)

    即:電子勢能≡引力子輻射能

    勢能守恆與質量守恆互為表述,物理意義是一樣的,特定勢能就一定對應特定質量。

    方程:ε₀=m₀c²=hc/λ₀=constant...(24)

    同理,引力子的勢能密度

    ρ(potantial)=m₀c²/(4π/3)(λ/2π)³...(25)

    ④【動能守恆】

    即:電子動能≡光量子輻射能

    方程:½m₀v²≡hc/λ...(26)

    這是廣義的光電效應方程,意思是:電子的切向運動,擠壓場空間而激發光子輻射能,其場效應波長:

    λ=2hc/m₀v²...(27)

    與引力子密度同理,光子輻射能密度

    ρ(kinetic)=½m₀v²/(4π/3)(λ/2π)³...(28)

    4.3 引力波的傳播機制

    按照物理邏輯的自洽性與一致性原則,既然萬有引力不可能超距作用。

    既然電磁力與電磁場可以透過電磁波的光量子載體傳播,那麼引力與引力場也可以透過引力波的引力子載體傳播。

    ●筆者認為,強力或強力場、弱力或弱力場、電磁力或電磁場、分子力或分子場、鐵磁力或鐵磁場、萬有引力或引力場,都是基於若干電子力因同斥異吸效應與電子間距反比平方效應所疊加而弱化的場效應。

    我們規定:它們各自的疊加係數為ξⱼ,電子電荷的間距為rⱼ,雙方所含質量或電荷一律折換為電子當量質量或電子電荷當量。

    即:m=nm₀,q=ne...(29)

    或:n=m/m₀=q/e...(30)

    ●強力F₁,作為核子間的作用力,本質上是核內電子之間的作用力,這裡涉及核內電子以光速震盪激發「場質增效應」,方程詳見筆者的《疊加效應及其應用·第3集》。

    ●弱力F₂,作為中子內的約束力,本質上也是核內電子之間的庫侖力。弱力輻射能E₂,其實也是一種電磁輻射能。

    弱力波方程,可以寫成

    E₂=ξ₂(m₀c²)²=ke²/r₂=hc/λ₂...(31)

    ●電磁力F₃,作為例如核外電子與核電荷之間的作用力,其電勢能激發電磁輻射能。相應的電磁波方程是

    E₃=ξ₃(m₀c²)²=ke²/r₃=hc/λ₃...(32)

    ●萬有引力F₄,作為兩個天體間的相互吸引力,其引力勢能E₄轉化為引力輻射能

    E₄=ξ₄nₓnᵧ(m₀c²)²

    =Gmₓmᵧ/r₄=nₓnᵧhc/λ₃...(33)

    4.4 如何構建【引力波方程】

    引力波方程,也叫引力場方程,這是一個課題。我們可以有兩套方案來構建。

    ●第一套方案:根據場效應疊加原理,即4.4節的方程(33),我們有:

    λ₄=hcr₄/Gm₀²...(34)

    可見:引力波的波長與兩個天體質量大小無關,而只與天體之間的距離成正比

    這是因為,無論什麼波的波長與頻率只反映該波輻射的強度指標,與質量或能量或電量之類的總量指標無關。

    就好比,溫度指標只與粒子震盪速度有關,與系統熱量無關。熱量大卻未必溫度高。

    ●第二套方案,根據「實體質量=場質量」的超對稱原理,即方程(17):m=m"。

    只要知道實體外空間的引力子波長或半徑,進而求得引力場密度,然後透過超對稱方程,即可求得含波長的引力場方程。

    m=(4π/3)R³·m₀/(4π/3)(λ/2π)³...(35)

    m=R³m₀/(λ/2π)³

    λ=2πR·³√(m₀/m)...(36)

    其中,R是引力場半徑,可根據4.5節的哈勃常數修正式(39)間接求得。

    ●兩套方案的比較

    第一套方案,基於兩個天體之間的萬有引力定律得出,引力子波長與引力常數有關,與天體質量大小無關。

    第二套方案,基於單個天體質量與場質量超對稱得出,引力子波長與引力常數無關,與引力場半徑成正比,與天體質量立方根成反比。

    4.5 關於【引力波的測量】

    據稱「測量引力波需要雙子合併之類的超巨動力學事件」,這違背引力波方程(18),引力波頻率或波長只與引力波的波程有關:

    λ₄=c/f₄=hcr₄/Gm₀²,即

    f₄=Gm₀²/hr₄...(37)

    考慮到,引力波與電磁波都是真空介質的場效應,電磁波的波程就是引力波的波程。

    換言之,只要知道電磁波的波程,就可以利用公式(18)計算引力波的波長與頻率。

    問題是,如何計算電磁波的波程呢?這需要藉助哈勃定律,並修正哈勃常數:

    即把:H₀=74km/s/MpcH₀...(38)

    改成:H₀=3.76×10¹²Hz/Hz/Mpc...(39)

    即:遙遠恆星釋放的等離子體如光電子,在太空旅行中會漸漸減速,所激發的電磁波會漸漸降頻紅移。其初始頻率與末端頻率比率為「每百萬秒差距降低3.76萬億倍」。

    這樣就可以根據哈勃望遠鏡或射電望遠對某天體的接受頻率,反推初始頻率,與電磁波的波程,進而估算引力波的頻率與波長。

    5 波的定義與分類

    透過第1~4章的分析,現在可對「波」這個範疇,做比較精準的定義,進而給出無缺漏的無冗餘的科學分類

    5.1 波的精準定義

    波,是實體粒子的「聚叢集」或「分散群」的切向運動,擾動或擠壓附近的場空間,導致空間量子發生湧動的場效應。

    5.2 波的完整分類

    根據波的定義,波可以分為本質機制截然不同的三大類別:

    第一類,電磁波,是聚集粒子的切向運動,擠壓真空場,激發電磁輻射的場效應。

    第二類,機械波,是分散粒子的切向運動,擠壓真空場,激發熱力輻射的場效應。

    第三類,引力波,是基於電子的自旋運動,擾動真空場,激發引力輻射的場效應。

    5.2 波的分類特徵

    機械波:電子旋進→光子→電子→光子...

    電磁波:電子旋進→光子→光子→光子...

    引力波:電子自旋→引力子→引力子...

    以下補充閱讀,不屬本題範圍。

    6 波與流的區別

    波與流,很容易混淆不清。例如,電流不像高山流水的流,而是一種機械波。

    而「生物電流」與「生物電波」截然不同。前者屬於機械波,後者屬於電磁波。

    6.1 波可反射,流不反射

    波的動因是「波源震盪」,例如光波來自光源。流的動因是「位能差」,如高山流水。

    根據熵增加原理,低能態不可能自發發散到高能態,換言之,水只能向低處流。

    6.2 流可迴圈,波不迴圈

    ●這只是對特定的封閉體系而言。

    最典型的「流迴圈」是【水迴圈】,其流程是:低海拔→高海拔→低海拔。

    例如:大海→蒸氣雲霧→高原冰雪→冰雪融化→溪流瀑布→大江奔流→大海

    波不迴圈的理由:波是真空場的漲落起伏,只能透過場的能級梯度,漸漸衰減,漸漸降頻,漸漸紅移。如遇到障礙物,要麼被吸收,要麼被反射或折射。

    ●對非封閉體系而言,波也可以迴圈。

    例如,如果給開放容器中的空氣加熱,就既有熱力波或風波,也有空氣流或風流

    例如,屬於機械波的電流,可以在外加電池下,實現電子機械波在電路中的迴圈。

    6.3 波可波動,流不波動

    6.4 波可斂散,流不斂散

    開放的波,若被加熱,就會升頻藍移,光子體積縮小,場密度增大,這叫波的收斂性。反之叫波的發散性,這是典型的光電效應。

    開放的流,若被加熱,激談不上藍移,因為整體流量,不會有明顯變化。好比用水壺倒熱水與倒冷水,流量與流速沒什麼區別。

    (完)

  • 3 # 周慶和1178559755

    一個子虛烏有的“引力波發現”,讓世界感到“引力波”好象是真的一樣。

    為什麼會引起這樣的效果,當然是我們的學者不具備相應的理論基礎去否定引力波,只能跟隨潮流的緣故。

    筆者為什麼不遺餘力地堅持引力波是造假?請看解釋:

    1.引力輻射與磁力輻射、靜電輻射都有相似的性質、屬於非波動性靜態輻射。性體的靜態輻射就如長在樹杆上的樹冠,只具有固有的影響範圍,而根本不是波動輻射。

    2.什麼是波動輻射?波動輻射是揮發的粒子通對過介質的擾動而產生的輻射波。波動輻射必須滿足兩個條件,一是揮發粒子,二是環境空間具備與揮發粒子能夠相互作用的介質。光波,就是光子揮發透過對虛空靜態光子的擾動而表現的波動傳遞。虛空靜態光子(以太)的來源,就是星球億萬年揮發光子的積累。

    3.引力是內向性牽引力,是由引力靜態輻射的方向性決定向心力的。說內向性作用的引力能夠以光速外向傳遞,就是脫離實際的十分荒唐的想象。

    4.引力輻射的範圍具有嚴格的侷限性。引力屬於5陽乾性(極性對應學分類名稱)輻射。因為陽性的特點是同性相斥,所以,星球之間的引力輻射到達互相接觸的位置,產生的是互相排斥、互相遮蔽的效果。如果星球之間沒有極性差的話,就只有斥力沒有引力。這也是宇宙中眾多星球只會互相遠離不會互相吸引合併的根本原因。

    5.為什麼一個荒唐的想象能夠被“證實”?一個大家也許還不敢相信是事實,就是:引力波接收器每天接收到來自於地球自身的干擾波多達一萬五千多次,這是從事引力波探測的工作人員早期透露的情況。

    結語:為了證實一個不切實際的名人預言,而不惜投入巨資探測引力波,當然必須要拿出點成績來,這是可以理解的。但探測根本不存在東西,好在還有來自於地球自身的干擾波。但隨便指定一個來自於地球自身的振動波,說是來自於多少多少光年外的什麼“黑洞合併”、“中子星合併”,其實只能欺騙吃瓜群體眾和無法解剖真相的學者。我把真相告訴大家,希望大家多多思考,不要太過相信目前美華人做出來的“成就”。

  • 4 # 祖傳民醫

    我雖然不是學物理的,但我知道,引力波是由宇宙間,各天體吸附電子的能量匯聚而成的。這種吸附電子的能量,就是萬有引力。近代物理學把萬有引力視為時空扭曲,純屬童言一句,是經不起推敲的。時空扭曲論,把時空當成一張大網,是十分荒唐的。如果說,一個大質量的天體,在時空網上形成一個大凹陷,而質量小的天體,就會沿著這凹陷慢慢的旋轉,直至與質量大的天體附合在一起,那麼這種結果一定是:宇宙中的所有天體,必將變成一個統一體,宇宙中就只能有一個天體了,不覺得可笑嗎?在沒有邊際的宇宙空間,只存在兩種波象,除引力波之外,另一種便是太Sunny的輻射波。這兩種能量波流,才是天體運動的原始動力,用中醫理論來說,引力波為陰,光波為陽,歡迎各物理專家指正。

  • 5 # 程式猿視角

    不同質量的天體,其附近空間彎曲的程度不一樣。天體合併、爆炸、運動等事件,造成某個區域質量分佈發生變化,空間彎曲程度就會出現變化,而且這個變化會以光速傳播,這就是所謂的引力波。

    常規的天體運動等,不會引起區域質量分佈出現巨大變化,因此引力波非常微弱,難以探測。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 和女朋友分手了,女朋友帶人來鬧事,你會向前妻求助嗎?