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  • 1 # 矩陣鏈

    在愛因斯坦的廣義相對論中,引力被認為是時空彎曲的一種效應。這種彎曲是因為質量的存在而導致。通常而言,在一個給定的體積內,包含的質量越大,那麼在這個體積邊界處所導致的時空曲率越大。當一個有質量的物體在時空當中運動的時候,曲率變化反應了這些物體的位置變化。在某些特定環境之下,加速物體能夠對這個曲率產生變化,並且能夠以波的形式向外以光速傳播。這種傳播現象被稱之為引力波。

    當一個引力波透過一個觀測者的時候,因為應變(strain)效應,觀測者就會發現時空被扭曲。當引力波透過的時候,物體之間的距離就會發生有節奏的增加和減少,這個頻率對於這個引力波的頻率。這種效應的強度與產生引力波源之間距離成反比。繞轉的雙中子星系統被預測,在當它們合併的時候,是一個非常強的引力波源,由於它們彼此靠近繞轉時所產生的巨大加速度。由於通常距離這些源非常遠,所以在地球上觀測時的效應非常小,形變效應小於1.0E-21。科學家們已經利用更為靈敏的探測器證實了引力波的存在。目前最為靈敏的探測是aLIGO,它的探測精度可以達到1.0E-22。更多的空間天文臺(歐洲航天局的eLISA計劃,中國的中國科學院太極計劃,和中山大學的天琴計劃)目前正在籌劃當中。

    引力波應該能夠穿透那些電磁波不能穿透的地方。所以猜測引力波能夠提供給地球上的觀測者有關遙遠宇宙中有關黑洞和其它奇異天體的資訊。而這些天體不能夠為傳統的方式,比如光學望遠鏡和射電望遠鏡,所觀測到,所以引力波天文學將給我們有關宇宙運轉的新認識。尤其,引力波更為有趣的是,它能夠提供一種觀測極早期宇宙的方式,而這在傳統的天文學中是不可能做到的,因為在宇宙再合併之前,宇宙對於電磁輻射是不透明的。所以,對於引力波的精確測量能夠讓科學家們更為全面的驗證廣義相對論。

    (圖1)

    圖1:引力波譜;不同引力波源所對應的頻率範圍(注意頻率是取了對數後的值),週期。以及所對應的探測方式。

    透過研究引力波,科學家們能夠區分最初宇宙奇點所發生的事情。原則上,引力波在各個頻率上都有。不過非常低頻的引力波是不可能探測到的,在非常高頻的區域,也沒有可靠的引力波源。霍金(Stephen Hawking) 和 以色列(Werner Israel) 認為可能可以被探測到的引力波頻率,應該在1.0E-7 Hz 到1E11Hz之間。

    引力波在不斷的透過地球;然而,即使最強的引力波效應也是非常小的,並且這些源距離我們很遠。比如GW150914在最後的劇烈合併階段所長的引力波,在穿過13億光年之後到達地球,最為時空的漣漪,也僅僅將LIGO的4公里臂長改變了一個質子直徑的萬分之一,也相當於將太陽系到我們最近恆星之間距離改變了一個頭髮絲的寬度。這種及其微小的變化,如果不借用異常精密的探測器,我們根本是探測不到的。

    在過去的一個世紀,因為新的觀測宇宙的方法使用,天文學已經發生了改革性的變化。天文觀測最初使用可見光。400多年前,伽利略最早使用望遠鏡進行觀測。然而,可見光僅僅是電磁波譜上的一小部分,在遙遠的宇宙中,並非所有的天體會在這個特別的波段產生很強的輻射,比如,更有用的資訊或許可以在射電波段得到。利用射電望遠鏡,天文學家們已經發現了脈衝星,類星體以及其他的一些極端天體現象,將我們對一些物理的認識推向了極限。利用伽馬射線,X射線,紫外,和紅外觀測,我們也取得了類似的進展,讓我們給天文帶來了新的認識。每一個電磁波譜的開啟,都會為我們帶來前所未有的發現。天文學家們同樣期望引力波也是如此。

    引力波有兩個非常重要而且比較獨特的性質。第一:不需要任何的物質存在於引力波源周圍。這時就不會有電磁輻射產生。第二:引力波能夠幾乎不受阻擋的穿過行進途中的天體。然而,比如,來自於遙遠恆星的光會被星際介質所遮擋,引力波能夠不受阻礙的穿過。這兩個特徵允許引力波攜帶有更多的之前從未被觀測過的天文現象資訊。

  • 2 # 彭曉韜

    首先,所謂引力波只是萬有引力強度發生有規律性的變化而已。電磁波也一樣,只是電場和磁場強度有規律性的變化;

    其次,引力波當然是由帶質量的物體相對觀測裝置存在有規律的運動導致的。其實,產生引力波的波源無處不在!如:電子繞原子核週期性的運動也產生引力波,只是因為其強度過弱而人類目前無法測量到而已。由此可見,引力波並不神秘;

    再者,引力波並不強大,因為目前只有極大質量的天體高速週期性運動時產生的引力波才能被測量到。因為其強度比電磁波小36個數量級,就不能稱其為強大了。真正強大的是我們每個人每時每刻都離不開的電磁波。

  • 3 # 李志勇LZY

    基本元素構成;差異物效能場;

    構恆地木衛星;質集能護外場;

    數量溫差電位;互益磁力吸斥;

    引力流有大小;取決相影巨差。

  • 4 # 宇宙v空間

    引力波是宇宙中最強大的波,和其他的波不同,引力波的傳遞方式是時空,因此它又被稱之為時空波。同時它的擴散性和穿透性也是宇宙中最強大。想要弄清引力波的本質以及它的誕生起源,我們需要弄清楚引力的本質是什麼,遺憾的是,至今這都是未接之謎。

    引力作為宇宙四大基本力,它的作用力是四大力中最小的。但是引力卻和質量有著緊密的聯絡。或許你會說一塊輕輕的磁鐵就能戰勝引力,但是如果質量大到星球級別,引力將會成為王者,一切的一切它都能無視,這就是引力的強大所在。

    引力的大小和物質的質量有著很重要的關係,因為質量越大,它的引力就會越來越強大,當引力強到一定程度。它會將自身壓縮成一個奇點,從而黑洞誕生了。引力越大質量就越大,質量越大對於時空產生扭曲也就會越來越強,周圍的時空會在無限重力的影響,逐漸的塌陷。

    當兩顆足以影響到時空的天體相遇時,它們就會產生巨大力量,而這種力量就是引力波,目前來看引力波誕生方式只有兩種,一種就是黑洞融合,一種就是中子星碰撞。兩者都有一個共同特點,那就是質量大,體積小。因此它們都能對時空產生一定的影響。

    當兩顆黑洞相遇的時候,由於兩顆黑洞本身就具備著強大的引力,質量大的黑洞會將質量小的黑洞快速的吸引過來!由於黑洞體積非常的小,兩顆黑洞在相遇後無法立馬完成融合,這樣兩顆黑洞就會在第一次的相遇後,逐漸的改變原來的軌道,造成小質量的黑洞逐漸的開始圍繞著大質量黑洞,並且距離也會越來越近。

    由於黑洞的質量大小影響著不同的時空,因此兩顆兩顆黑洞在相互旋轉的時候,時空在不斷的發生變化,這種快速攪動時空的能量向外擴散,從而創造出了引力波。和水波一樣,它是一次一次的向外擴散,但是和水波不同的是,引力波以時空為介質進行傳播的。它可以無視一切阻礙它的東西!這也是為何我們能觀測到幾十億光年外所發出的引力波的基本原因。

    總結;透過以上答案,我們知道黑洞的質量非常的大,但是質量大的同時,它的體積非常的小,雖然它的引力可以撕裂一切,但是距離太遠的情況下,黑洞是無法吸引到任何物質的,這就造成了兩顆黑洞在第一次相遇後,不會發生融合,相反它會快速的被彈開,但是這種彈開更像是一種鎖定,鎖住了小型黑洞的軌道,讓它無法逃跑,最終面臨被吞噬的命運!

    這也是為何今天我們觀測到的黑洞質量只在太陽的幾十倍左右,因為體積小,所以才不會快速的發生融合。但是有個疑問,那就是宇宙中那麼多的星系融合,這些質量是太陽幾千萬——幾百億倍的黑洞為何它們的融合卻沒有創造出引力波!這個疑問一直在科學家心頭環繞,你認為這是為什麼呢?

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