引力波是波还是其他的什么?如何产生的?

bdqnwqk6个月前问题16

啥也不说了,先答题:引力波是时空的涟漪;爱因斯坦在广义相对论中认为引力波是由于天体做加速运动所引起的。

我们就沿着爱因斯坦广义相对论的思路走一圈,来了解一下这个引力波究竟是个什么鬼。

爱因斯坦从场方程中推导出来,引力波是一种以波动形式和有限速度传播的引力场。加速运动的天体就会产生引力波。这种波是一种横波,对于无穷远的观察者来说,他看到的为平面波;这个波会有沿着X和Y方向的两个极化(偏振)方向;引力波可以携带能量;并且在真空中以光速传播。

在爱因斯坦对引力的描述中,时空就像一个绷紧的床单,有质量的物体放进去,时空就会因此而塌陷(弯曲),如果这个物体发生振动,这个床单就会跟着振动,这种振动就像把石子投入湖水引起的湖面水波一样。引力波的这种振动,同样会因为时空环境导致的失真而逐渐的衰减,所以对于距离引力波源非常遥远的地球来说,这些振动很难被探测到。就跟湖面的水波如果传到很远的时候就无法再被轻易观察到是一个道理。

虽然关于引力波的探测方面,我们不得不说aLIGO引起的轰动效应,不过老郭在这里更想提一下我们中国科学家的贡献。为他们的卓越贡献而感到骄傲,毕竟这是我们中国人的原创性成果,必须给大大的赞。

2012年12月26日下午,中国科学院地质与地球物理研究所在北京对外宣布,由该所汤克云研究员领衔、中国地震局和中国科学院大学有关科研人员组成的科学团组,经过10多年的持续探索,在实施多次日食期间的固体潮观测后,发现现行地球固体潮公式实际上暗含着引力场以光速传播的假定,从而提出用固体潮测量引力传播速度的方法。中国科学家在世界上成功获得“引力场以光速传播”的第一个观测证据。这项原创新成果,实现了物理学界多年来对通过实验或观测获得引力场传播速度的期待,对引力场的理论和实验研究具有重要意义。

这里需要补充解释一下什么是固体潮了。

固体潮是指在日、月引潮力的作用下,固体地球产生的周期性形变的现象。用精密仪器可以观测到地球的固体表层也有和海洋潮汐相似的周期性升降现象,陆地表面的升降幅度因此可达7~15cm。当存在固体潮时,某一观测点的铅垂线方向和地面的倾斜会发生相应变化,但变幅不大,仅有千分之几秒角度。固体潮的存在说明固体地球具有一定的弹性,固体潮就是弹性地球在日月引力作用下发生的弹性变形。此外,由于地震波也是一种弹性波,地球能够传播地震波也从另一个侧面证实了地球是有弹性的。

关于aLIGO说过的人实在是太多了,就不详细介绍了。我只是想说,类似的项目还有很多,这其中就包括我们中国的天琴计划。期待,咱们中国科学家能够再次在引力波领域给我们带来好消息。

关于引力波就介绍到这里,以老郭这微末的水平也只能说这么多了。如果您是一位科学爱好者,欢迎您关注老郭的账号,我们一起来学习和探讨关于物理及科学的话题。

引力波是电磁波还是机械波?引力波到底是什么类型的波动?

我不是在职科学家,但是可谈一下理解。

题主这么问我就当做题主默认理解机械波和电磁波的含义了。生活中最常见的波形应该就是水波了,它也很好的描绘了什么是波:

点机械波与电磁波不同,机械波的传播需要介质,就好比足球场中的人浪,一个一个互相传递,人浪这种波就相当于机械波,需要人的传播。电磁波不需要介质,反而介质会阻碍其速度。

这两种波都比较容易理解,但想要理解引力波需要一种新的时空观,引力波是爱因斯坦广义相对论预言的一种现象,我们通常认为空间就是空间,一个三维的,平直的空间。

可是爱因斯坦的广义相对论认为,空间加上时间构成了四维时空,并且这种时空是可以弯曲的,所以简单理解,引力波就是时空的波动。所以想要理解引力波,首先就应该把时空独立出来考虑。