引力波是什么?引力波的发现有什么用途
不久前美国的科学家用实验证明了引力波的存在,而近日国内在几年前就有人提出了引力波的相关理论,但是却被人嘲讽最后搁置并受到关注,那么引力波究竟是什么?它的发现对于人类以后的文明科技进步有什么用途。
什么是引力波
引力波也称重力波,引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动,是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式。如同电荷被加速时会发出电磁辐射,同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射,这是广义相对论的一项重要预言。
如果引力波被首次直接探测到的消息能够得到证实,那么这些都将显得不再那么重要,因为我们将会因此受益良多:我们将会再次确认爱因斯坦是对的,引力辐射是真实存在的,并且黑洞的合并过程的确会产生这样的引力辐射,而更重要的是,这样的引力辐射信号是可以被 从地球上探测到的。这将是一个全新的天文学领域,一个不需要望远镜的新的天文学领域,它将引领我们打开理解黑洞、中子星和其他难以采用传统方法进行观测的天体类型的全新视野。
引力全称万有引力,又称重力相互作用,它是指具有质量的物体之间加速靠近的趋势,简单说就是物体之间相互吸引的作用力。它是自然界的四大基本相互作用力之一,也是自然界中最普遍存在的力,可以说是无处不在。
中国科学技术大学物理学院教授蔡一夫解释说,在经典力学中,万有引力被认为是带有质量的物体之间所存在的相互作用。然而,在爱因斯坦的广义相对论中,万有引力是由于存在质量对时空的弯曲所造成的现象。“广义相对论认为,物质的质量会使得时空弯曲。比如说有个人在一个沙发上坐下时,原本平整的沙发表面就立刻会向下凹陷,出现一个坑,而之前放在沙发周围的物体就有向坑中间滑落的趋势,于是就产生了万有引力。”
“在宇宙空间也是一样,比如把太阳、地球、恒星、黑洞等大质量的天体放在时空中,时空就会形成‘凹陷弯曲’,万有引力也就产生了。”美国麻省理工学院物理系研究员苏萌说。
由此可见,在爱因斯坦广义相对论的视野里,引力等价于弯曲的时空。而引力波就是在弯曲的时空这个大背景下,当发生有质量的物体加速运动导致的扰动时,由此产生的波动如波纹一样向外传播的现象。“如果把引力比作大海,那么引力波就是大海中波浪的激荡。”蔡一夫说。
蔡一夫拿蹦床举例进一步解释说,“如果一个运动员站在蹦床上,他站着的那个位置就会形成一个凹陷,也就是我们所说的弯曲。如果这个运动员在那里一动不动的话,那个弯曲就像被扳弯的钢尺一直紧绷在那里。这种紧绷其实是在储存能量。如果他稍微动一动,跳一下,这个蹦床就会把他弹起来。为什么会被弹起来呢?就是因为之前储存的能量释放了。这个释放不仅是把人弹到了空中,而且使得这个蹦床表面从一开始紧绷的静止状态一下子变成反复起伏、上下翻滚的褶皱状态,这个起伏翻滚并传开来的褶皱就可以理解成一个波动的传播,即产生引力波。”
蔡一夫说,如果把宇宙空间比作蹦床,把黑洞比作蹦床运动员,它在宇宙这个大蹦床上通过碰撞、并合等方式蹦了一下,就会把之前储存的巨大能量释放出来,这种行为会扰动周围的时空,造成起伏和震动,这个能量就会以引力波的形式传递出去。这种起伏的程度越大,波动就越大,引力波也就越强。
引力波的发现有什么用途
1、验证了已故科学家爱因斯坦的预言。如果引力波不被发现,爱因斯坦的理论就如同缺了一条腿的凳子,是有漏洞的。引力波的发现,拟补了爱因斯坦的广义相对论的漏洞,也确定了他的理论的正确。
2、引力波的发现类似当年的发现X光一样,是一种工具。有了这个工具,我们可以利用引力波的观察,去观察遥远的宇宙的现象。发现暗物质、时空穿梭等等才是有可能实现的事情。如果没有引力波,以我们现有的技术是做不到这些科幻世界才有的事情的。
3、引力波不同在于,引力波的周期要长得多,同时也微弱的多,能观察到引力波,至少要具备一定的技术水准,观察到引力波说明在这个领域人类的技术进步到了前所未有的水平。
4、随后是新用途:如果引力波被证明拥有雷管鸡预言的性质,那它将大大改变我们的生活。我们目前所有的太阳能电池都将变化雷管鸡锥形,那时我们所使用的太阳能发电将是现在的5倍!!!而火力发电的减少又会造成雾霾减弱、二氧化碳排放减少、大气变暖减轻,酸雨减少,节约了化石资源,前途光明啊!想想就开心!
5、引力波的发现将会改变物理界,对整个人类发展将会起到巨大变化,人类,将会步入引力波世界
引力波携带着与电磁波截然不同的信息,将为我们揭示宇宙新的奥秘,甚至为我们揭示宇宙诞生之初的奥妙
“一旦宇宙中某个地方因为天体碰撞或爆炸产生了引力波,这种时空的‘震荡’会在宇宙间以光速传播。如果离地球足够近,就可以用‘引力波天线’接收这些讯号。就像地球上时不时发生地震一样,只要我们有一个好的地震仪就能探测到这些微乎其微的震荡。”苏萌说。
苏萌介绍,目前引力波根据其产生源不同,主要分四种,分布在不同频率上。针对不同频率,科学家设计了不同的探测手段。例如,这次LIGO实验组探测到的黑洞引力波就属于高频段,探测手段就是地面数公里的激光干涉装置。
四种引力波中,原初引力波频率最低,迄今为止还未被观测到,其波长跟整个宇宙的尺度差不多大。它不同于天体运动、演化形成的引力波,而是来自于宇宙早期,产生于宇宙大爆炸时宇宙时空剧烈的“暴胀”过程中。原初引力波的探测需要对宇宙大爆炸后微波背景辐射(宇宙微波背景辐射是宇宙诞生大概38万年后留下来的电磁波)进行观测,一旦被探测到对基础物理学意义更加重大。
那么,探测到引力波到底有啥用?
科学家们普遍认为,这次LIGO这一发现是爱因斯坦相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”,证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。
“既然引力波是存在的,基于引力波的科研思路可信性就大大提高了。就好像走一条未知的路,走到半路,有人怀疑不对,结果证实是对的,那么就可以加快步伐了。”苏萌说。
苏萌说,从科学上讲,引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口,射电、光学、伽马射线等电磁波谱研究宇宙都是来自于光子携带的信息,引力波携带着与电磁波截然不同的信息,将为我们揭示宇宙新的奥秘,比如黑洞与黑洞并合时的物理过程。如果能探测到宇宙大爆炸时发出的原初引力波,那将为我们揭示宇宙诞生之初的奥妙。
“就好比,人类以前以为自己只有一双能够看见外界的眼睛(电磁波探测),现在发现自己还有一双能够听见外界的耳朵(引力波探测)。”中科院高能所研究员张新民说。
引力波的发现对普通人的生活会产生什么影响?科学家们表示,一个新的重大科学发现,总会给人类社会带来无法预估的发展。18世纪描述电磁波的麦克斯韦理论确认的时候,也没有人知道会给人类带来什么,但是现在不管是电视机还是移动电话,都与电磁现象有关。
引力波是什么 引力波的解释
1、引力波,在物理学中是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。换句话说,引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波。 2、1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
引力波有什么作用和用途?
1、验证了已故科学家爱因斯坦的预言。如果引力波不被发现,爱因斯坦的理论就如同缺了一条腿的凳子,是有漏洞的。引力波的发现,拟补了爱因斯坦的广义相对论的漏洞,也确定了他的理论的正确。 2、引力波的发现类似当年的发现X光一样,是一种工具。有了这个工具,我们可以利用引力波的观察,去观察遥远的宇宙的现象。发现暗物质、时空穿梭等等才是有可能实现的事情。如果没有引力波,以我们现有的技术是做不到这些科幻世界才有的事情的。 3、引力波不同在于,引力波的周期要长得多,同时也微弱的多,能观察到引力波,至少要具备一定的技术水准,观察到引力波说明在这个领域人类的技术进步到了前所未有的水平。 女儿的语文老师说我女儿写的作文前面引力波后面双子星互相吸引,... 您表达不是很清楚。 我有两种理解:①老师对您说的“又不学无术”发脾气——前面引力波,后面双子星相互吸引……怎么就不学无术了?是我我也发脾气。 这是科普知识,您女儿在学这些,又对这些感兴趣。 您不理解是情理之中,但是不能打击孩子的兴趣。 多与老师沟通才对。 语文和科普并不矛盾。 ②您说“我女儿不学无术”,同时老师对您女儿的“不学无术”发脾气。 这种情况……你们两位都应该多与女儿沟通,多理解,多发展女儿的兴趣。 ... 爱因斯坦发给《物理评论》的关于引力波的论文的审稿人是 1936年,爱因斯坦发给《物理评论》的关于引力波的论文的匿名审稿人是爱因斯坦在普林斯顿大学的好朋友罗伯森,这位匿名审稿人对该论文的审稿意见中重新推导了爱因斯坦否定引力波存在的结论,认为这一结论是错误的,并且认为这篇论文不能被《物理评论》刊用。 ... 以爱因斯坦为话题,写一篇作文。 800字要求叙议结合。 高手们来解答... 德裔美国科学家。 1879 年3月14日生于德国乌耳姆镇的一个小业主家庭,1955年4 月18日卒于美国普林斯顿。 自幼喜爱音乐,是一名熟练的小提琴手。 1900年毕业于苏黎世联邦工业大学并取得瑞士籍。 后在伯尔尼瑞士专利局找到固定工作。 他早期的一系列历史性成就都是在这里作出的。 1909年首次在学术界任职,出任苏黎世大学理论物理学副教授。 1914年,应M.普朗克和W.能斯脱的邀请,回德国任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。 1933年希特勒上台,爱因斯坦因为是犹太人,又坚决捍卫民主,首遭迫害,被迫移居美国的普林斯顿。 1940年入美国籍。 1945年退休。 爱因斯坦在量子论、分子运动论、相对论等物理学的三个不同领域取得了历史性成就,特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出,推动了物理学理论的革命,他对社会进步事业也有重要贡献。 量子论的进一步发展 爱因斯坦的一项开创性贡献是发展了量子论。 量子论是普朗克于1900年为解决黑体辐射谱而提出的一个假说。 他认为物体发出辐射时所放出的能量不是连续的,而是量子化的。 然而,大多数人,包括普朗克本人在内,都不敢把能量不连续概念再向前推进一步,甚至一再企图把这一概念纳入经典物理学体系。 爱因斯坦预感到量子论带来的不是小的修正,而是整个物理学的根本变革。 1905年他在《关于光的产生和转化的探讨》一文中,把普朗克的量子概念扩充到光在空间中的传播,提出光量子假说,认为:对于时间平均值(即统计的平均现象),光表现为波动;而对于瞬时值(即涨落现象),光表现为粒子(见量子光学)。 这是历史上首次揭示了微观粒子的波动性和粒子性的统一 ,即波粒二象性。 以后的物理学发展表明:波粒二象性是整个微观世界的最基本的特征。 根据光量子概念,他圆满地解释了经典物理学无法解释的光电效应的经验规律,为此获得1921年诺贝尔物理学奖。 1916年他又把量子概念扩展到物体内部的振动上去,基本上说明了低温下固体比热容同温度间的关系。 1916年他继续发展量子论,从N.玻尔的量子跃迁概念导出黑体辐射谱。 在这项研究中他把统计物理概念和量子论结合起来,提出自发发射及受激发射等概念。 从量子论的基础直到受激发射概念,对天体物理学有很大的影响。 其中受激发射概念,为60年代蓬勃发展起来的激光技术提供了理论基础。 分子运动论爱因斯坦在《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》一文中,以原子论解释布朗运动。 这种运动是一些极小的微粒悬浮在液体中的不规则运动,首先被R.布朗发现。 3年后 ,法国物理学家J.B.佩兰以精密的实验证实了爱因斯坦的理论预测,从而解决了半个多世纪来科学界和哲学界争论不休的原子是否存在的问题,使原子假说成为一种基础巩固的科学理论。 相对论作为爱因斯坦终生事业的标志是他的相对论。 他在1905年发表的题为《论动体的电动力学》的论文中,完整地提出了狭义相对论,在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机,推动了整个物理学理论的革命。 19世纪末是物理学的变革时期,新的实验结果冲击着伽利略、I.牛顿以来建立的经典物理学体系。 以H.A.洛伦兹为代表的老一代理论物理学家力图在原有的理论框架上解决旧理论与新事物之间的矛盾。 爱因斯坦则认为出路在于对整个理论基础进行根本性的变革。 他根据惯性参考系的相对性和光速的不变性这两个具有普遍意义的概括,改造了经典物理学中的时间、空间及运动等基本概念,否定了绝对静止空间的存在 ,否定了同时概念的绝对性。 在这一体系中,运动的尺子要缩短,运动的时钟要变慢。 狭义相对论最出色的成就之一是揭示了能量和质量之间的联系,质量(m)和能量(E)的相当性:E=mc2,是作为相对论的一个推论。 由此可以解释放射性元素(如镭)所以能放出大量能量的原因。 质能相当性是原子物理学和粒子物理学的理论基础,满意地解释了长期存在的恒星能源的疑难问题。 狭义相对论已成为后来解释高能天体物理现象的一种基本的理论工具。 狭义相对论建立后,爱因斯坦力图把相对性原理的适用范围扩大到非惯性系。 他从伽利略发现的引力场中一切物体都具有同一加速度(即惯性质量同引力质量相等)的实验事实,于1907年提出了等效原理:“引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价。 ”并且由此推论:在引力场中 ,时钟要走快,光波波长要变化,光线要弯曲。 经过多年的努力,终于在1915年建立了本质上与牛顿引力理论完全不同的引力理论——广义相对论。 根据广义相对论,爱因斯坦推算出水星近日点反常进动,同观测结果完全一致,解决了60多年来天文学一大难题。 同时,他推断由遥远的恒星所发的光,在经过太阳附近会弯曲(见光线引力偏折)。 这一预言于1919 年由.S.爱丁通过日蚀的观测而得到证实。 1916年,他预言引力波的存在。 后人通过对1974年发现的射电脉冲双星PSR1913+16的周期性变化进行了四年的连续观测 ,1979年宣布间接证实了引力波的存在,对广义相对论又是一个有力的证明。 广义相对论建立后,爱因斯坦试图把广义相对论再加以推广,使它不仅包括引力场,也... 高达独角兽拼装作文400字 今日,风稍显喧嚣,在人群中徘徊着只为寻觅高达独角兽。 我快步的奔向模型店,近店,出店,在纠结中时间静无生肖的走了,剩下的只是摆在我面前的mg高高独角兽战士和pg大班独角兽战士。 犹如夜空中最闪烁的那颗赤星般,将我的视线囚禁与他发出的引力波之中。 最后我狠下心,买了ka mg万代全装独角兽 最终决战ver。 兴奋的我买了一把神之手和田宫30笔刀,回家慢慢开始拼装。 拼装的路十分的辛苦,汗水侵湿了我的衣裳,我的呼吸因兴奋而凝重,每每我拿起神之手,我总会想起以前用垃圾金牌剪的时光。 那是我过去的青春,是我无悔的光阴,但是摆在我面前的它,给予我无尽的压力。 将a1和a5结合,b9和g6结合,最后说一声氧化钙。 终于在我的不屑努力下,mg 独角兽做完了。 我甚是心悦,正因有了它,我的青春,我的人生才有了这举足轻重的一笔。 感谢他带给我的压力,感谢他带给我的快乐,感谢他带给我的永不言弃的精神。 我决心做一名优秀的少!先!对!员! 关于地球的重力的文章!! 爱因斯坦的广义相对论预言:引力波的主要性质有:在真空中以光速传播;携带能量和与波源有关的信息;是横波,在远源处为平面波;最低次为四极辐射;辐射强度极弱;物质对引力波吸收效率极低,引力波穿透性极强,地球对引力波几乎是透明的;其偏振特性为两个独立的偏振态等。 引力波是波动形式和有限速度传播的引力场。 爱因斯坦虽然在1916年曾预言加速的质量可能有引力波存在,但他提出的引力波与坐标的选取有关,在某一个参考系看来,引力波可能有能量,而换一个参考系可能就没有。 因此在提出引力波存在的初期,包括爱因斯坦本人在内的大多数人对引力波都持怀疑态度。 1956年,皮拉尼提出一个与坐标系选取无关的引力波定义;1957年,邦迪进而从理论上证明与坐标系选取无关的平面引力波的存在。 1959年,邦迪、皮拉尼和罗宾森更进一步证明,静止物体在引力波脉冲作用下会产生运动,于是间接地证明引力波携带能量,并可被探测到。 由于引力辐射极其微弱,目前还不能在实验室里发射可供探测的引力波,而大质量天体的激烈运动,比如双星体系公转、中子星自转、超新星爆发,理论预言的黑洞的形成、碰撞和捕获物质等过程,都能辐射较强的引力波。 多年来,各国科学家都在致力于探测引力波,美国马里兰大学的科学家韦伯首创用一根铝棒作为天线进行探测,并声称探测到了不能排除是引力波的信号,但其他科学家都没有得到这一结果,韦伯的结论没有得到公认。 现在对引力波的研究方兴未艾,反引力或称反重力研究又提上了日程,这项研究可能获得的成果或许将彻底实现人类实现恒星际航行的梦想,科学家值得为这项研究投入毕生的精力和才华。 中国科学家在这方面已经做了有价值的实验和研究。 自从英国科幻小说作者威尔斯描述了“反重力”(能够屏蔽重力影响,使宇宙飞船飞向月球)后,反重力已经成为人类一个多世纪的梦想。 如果反重力是确实存在的,它必将改变整个世界。 汽车、火车、轮船,所有你能想到的交通系统,都能通过从引力场中获取的能量驱动。 这一会改变世界科学界和航空航天界禁忌的反重力研究,目前再次受到人们的关注,因为有消息说世界上最大的飞机制造商波音公司正在探索一些新概念,这些新概念可能在将来某一天彻底改变一个世纪来的推进技术。 爱因斯坦小故事600字左右 20世纪最伟大的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(Albert.Einstein)1879年3月14日出生在德国西南的乌耳姆城,一年后随全家迁居慕尼黑。 爱因斯坦的父母都是犹太人,父亲赫尔曼·爱因斯坦和叔叔雅各布·爱因斯坦合开了一个为电站和照明系统生产电机、弧光灯和电工仪表的电器工厂。 母亲玻琳是受过中等教育的家庭妇女,非常喜欢音乐,在爱因斯坦六岁时就教他拉小提琴。 爱因斯坦小时候并不活泼,三岁多还不会讲话,父母很担心他是哑巴,曾带他去给医生检查。 还好小爱因斯坦不是哑巴,可是直到九岁时讲话还不很通畅,所讲的每一句话都必须经过吃力但认真的思考。 在四、五岁时,爱因斯坦有一次卧病在床,父亲送给他一个罗盘。 当他发现指南针总是指着固定的方向时,感到非常惊奇,觉得一定有什么东西深深地隐藏在这现象后面。 他一连几天很高兴的玩这罗盘,还纠缠着父亲和雅各布叔叔问了一连串问题。 尽管他连“磁”这个词都说不好,但他却顽固地想要知道指南针为什么能指南。 这种深刻和持久的印象,爱因斯坦直到六十七岁时还能鲜明的回忆出来。 爱因斯坦在念小学和中学时,功课属平常。 由于他举止缓慢,不爱同人交往,老师和同学都不喜欢他。 教他希腊文和拉丁文的老师对他更是厌恶,曾经公开骂他:“爱因斯坦,你长大后肯定不会成器。 ”而且因为怕他在课堂上会影响其他学生,竟想把他赶出校门。 爱因斯坦的叔叔雅各布在电器工厂里专门负责技术方面的事务,爱因斯坦的父亲则负责商业的往来。 雅各布是一个工程师,自己就非常喜爱数学,当小爱因斯坦来找他问问题时,他总是用很浅显通俗的语言把数学知识介绍给他。 在叔父的影响下,爱因斯坦较早的受到了科学和哲学的启蒙。 父亲的生意做得并不好,但却是一个乐观和心地善良的人,家里每星期都有一个晚上要邀请来慕尼黑念书的穷学生吃饭,这样等于是救济他们。 其中有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德,他们都是学医科的,喜欢阅读书籍、兴趣广泛。 他们被邀请来爱因斯坦家里吃饭,并和羞答答、长着黑头发和棕色眼睛的小爱因斯坦交成了好朋友。 麦克斯可以说是爱因斯坦的“启蒙老师”,他借了一些通俗的自然科学普及读物给他看。 麦克斯在爱因斯坦十二岁时,给了他一本施皮尔克的平面几何教科书。 爱因斯坦晚年回忆这本神圣的小书时说:“这本书里有许多断言,比如,三角形的三个高交于一点,它们本身虽然并不是显而易见的,但是可以很可靠地加以证明,以致任何怀疑似乎都不可能。 这种明晰性和可靠性给我留下了一种难以形容的印象。 ” 爱因斯坦还幸运地从一部卓越的通俗读物中知道了自然科学领域里的主要成果和方法,科普读物不但增进了爱因斯坦的知识,而且拨动了年轻人好奇的心弦,引起他对问题的深思。 爱因斯坦十六岁时报考瑞士苏黎世的联邦工业大学工程系,可是入学考试却告失败。 他接受了联邦工业大学校长以及该校著名的物理学家韦伯教授的建议,在瑞士阿劳市的州立中学念完中学课程,以取得中学学历。 1896年10月,爱因斯坦跨进了苏黎世工业大学的校门,在师范系学习数学和物理学。 他对学校的注入式教育十分反感,认为它使人没有时间、也没有兴趣去思考其他问题。 幸运的是,窒息真正科学动力的强制教育,在苏黎世的联邦工业大学要比其他大学少得多。 爱因斯坦充分的利用学校中的自由空气,把精力集中在自己所热爱的学科上。 在学校中,他广泛的阅读了赫尔姆霍兹、赫兹等物理学大师的著作,他最着迷的是麦克斯韦的电磁理论。 他有自学本领、分析问题的习惯和独立思考的能力。 早期工作 1900年,爱因斯坦从苏黎世工业大学毕业。 由于他对某些功课不热心,以及对老师态度冷漠,被拒绝留校。 他找不到工作,靠做家庭教师和代课教师过活。 在失业一年半以后,关心并了解他才能的同学马塞尔·格罗斯曼向他伸出了援助的手。 格罗斯曼设法说服自己的父亲把爱因斯坦介绍到瑞士专利局去作一个技术员。 爱因斯坦终身感谢格罗斯曼对他的帮助。 在悼念格罗斯曼的信中,他谈到这件事时说,当他大学毕业时,“突然被一切人抛弃,一筹莫展的面对人生。 他帮助了我,通过他和他的父亲,我后来才到了哈勒(时任瑞士专利局局长)那里,进了专利局。 这有点象救命之恩,没有他我大概不致于饿死,但精神会颓唐起来。 ” 1902年2月21日,爱因斯坦取得了瑞士国籍,并迁居伯尔尼,等待专利局的招聘。 1902年6月23日,爱因斯坦正式受聘于专利局,任三级技术员,工作职责是审核申请专利权的各种技术发明创造。 1903年,他与大学同学米列娃.玛丽克结婚。 1900~1904年,爱因斯坦每年都写出一篇论文,发表于德国《物理学杂志》。 头两篇是关于液体表面和电解的热力学,企图给化学以力学的基础,以后发现此路不通,转而研究热力学的力学基础。 1901年提出统计力学的一些基本理论,1902~1904年间的三篇论文都属于这一领域。 1904年的论文认真探讨了统计力学所预测的涨落现象,发现能量涨落取决于玻尔兹曼常数。 它不仅把这一结果用于力学体系和热现象,而且大胆地用于辐射现象,得出辐射能涨落的公式... 中国对引力波探测已有研究,但尚未建成正式的引力波探测设施. 1916年,爱因斯坦最早从理论上证明了引力是以波的形式辐射的,这就是引力波。 可是60多年来,人们始终没有在实验室中测出引力波来。 从50年代后半期起,物理学家魏伯开始构思检测来自宇宙天体的引力波的奇妙方法。 1969年,魏伯宣布他发现了引力波,并成功地检测到了。 消息一传出,轰动了全世界。 从70年代起,世界各地相继建立了引力波检测装置,然而遗憾得很,结果都否认了魏伯的结论。 引力波问题仍然是一个悬而未解的科学奇案。 为什么引力波的检测这样困难呢?因为引力效应实在是微乎其微,它只有电磁效应的1040分之一,这就造成了检测技术的极大困难。 在魏伯首次实验大约10年后,终于有人间接地证实了引力波的存在,但直接检测出引力波仍是实验物理学留下的最大课题之一。 2003年7月23日法意合作、在意大利建造的“室女座”引力波探测仪投入使用,探测仪由法国国家科研中心和意大利国家核物理研究所联合研制,1993年开始建造,座落在意大利比萨附近的卡希纳。 它将与其他几个探测引力波的设施一起构成一个全球网络以捕捉引力波。 引力波其实是一种辐射波。 按照科学家在爱因斯坦之后发展出的理论,任何有质量的物体,不管它是恒星还是一个乒乓球,周围都存在引力场。 当物体静止不动或者匀速运动时引力场是稳定的。 如果有作用力施加到物体上,就会改变物体的运动状态。 这时物体周围的引力场就会受到扰动,就像平静的池塘水中投进一块石头一样,这种扰动将以光速按波的形态传播开来。 与电磁波不同,引力波并不被物质吸收,因而来自遥远天体的引力波就能不损失任何携带信息而到达地球。 由于引力波很微弱,只有超新星爆发产生的引力波强度才勉强可能被人类观察到。 然而银河系中心的超新星爆发平均每35年一次,最有希望探测到引力波的地方是银河系外的室女座星系团。 欧洲新的引力波探测仪就是以此命名的。 室女座星系团有几千个星系,聚集在天空中一个很小的视角范围里,超新星爆发频率大约是每星期一次。 但是该星系团距地球5000万光年,这就意味着要探测到那里的一个超新星引力波爆发,引力波探测仪就必须比类似装置灵敏100万倍。 “室女座”引力波探测仪做到了这一点。 这个探测仪实际上是个占地数平方公里的大型观测体系。 主建筑外的地面上伸展着两个作为探测棒用的长3公里的管道。 它利用了目前最先进的技术——光学干涉技术。 其原理是测量两面大质量镜子之间距离的振荡。 这两面镜子放在两个长管道端点上,它们的距离用一个光学干涉仪系统来检测。 镜子之间距离越大,从系统内部的“背景波动”中检测出引力波效应的机会也就越大。 “室女座”的中心是一座高大建筑物,里面竖立着一座高10米的金属塔。 在这个金属塔的钢壳里隐藏着一个复摆结构。 它由5个摆组成,下面悬挂着各种光学元件。 这里可以说是它的心脏。 这个装置的目的,就是将各种光学的和外界的干扰完全隔离起来。 由于引力波产生的效应很小,如果不主动地将外界干扰去除,不可能从“背景波动”中分辨出引力波信号。 摆的振动将能抵消地震波、刮风、汽车、火车产生的干扰,甚至可以抵消研究人员在实验室附近活动引起的震动。 参与项目的科研机构提供资料称,“室女座”引力探测仪是欧洲最大的真空结构,其内部的寂静程度将超过在轨道上运行的宇宙飞船。 转载请注明出处 » 引力波有什么作用和用途?
引力波有什么用?
引力波最重要的意义在于,人类从过去到现在所有对自然界的观测,包括天文观测,主要依赖于电磁波,也就是雷达或者光学波段的电磁波对未知世界进行探测。而有了引力波以后我们就对自然界多了一种探测手段,这是一个质的差异。引力波的探测有可能使我们了解到更丰富的有关于黑洞、中子星等等这些天体在发生一些现象和剧烈变化时的时空变化,所以说它对于了解物质世界是非常有用的。引力波的发现对于物理学有着里程碑的意义,证实了爱因斯坦100年前的预言,完善了相对论的证明。提供了一种全新的观测宇宙的工具,此前的观测只能依靠“眼睛”,现在还可以使用“耳朵”。此外还有以下意义:①证明了黑洞的存在;②证明引力波以光速传播;③为恒星爆炸,中子星的形成,宇宙膨胀速度和测量提供了有利的研究工具。“原初”在宇宙学中一般是泛指“复合之前”这个阶段。宇宙在大约38万年的时候,随着温度的降低,自由质子和电子重新结合成中性原子——所谓“复合”。此时,等离子体的雾霾散去,宇宙变得透明,光可以畅行无阻。于是这些光,经过137亿年的征程,进入我们的“眼睛”,即是所谓“宇宙微波背景辐射”——婴儿宇宙38万岁时的照片。“宇宙微波背景辐射”在1964年就被贝尔实验室的Penzias和Wilson发现了,并为二人带来了1978年的Nobel物理学奖。在早期宇宙研究中,“原初”更进一步特指“宇宙学暴涨”——宇宙极早期经历的急剧加速膨胀过程——时期。回到引力波。通常的“结构”——星系、超星系、超星系团,是宇宙空间中质量“密度”的起伏。密度是空间的“标量场”,而引力波——却是空间的“张量场”波动。
引力波有什么用,引力波被发现解释恒星爆炸
主要有三个大型引力波探测项目,一个是由中科院胡文瑞院士和吴岳良院士作为首席科学家的太极计划,它非常类似于欧洲eLISA计划。另外一个太空计划是由中山大学罗俊院士领衔的“天琴计划”,相比较太极,它将位于地球之上的10万公里轨道处,三个卫星的间距也是大约在10万公里之上。第三个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”,阿里实验计划是在计划在我国西藏的阿里地区放置一个小型但具有大视场的射电望远镜,从地面上聆听原初引力波的音符。这些项目现在预研阶段。这些探测都是利用激光干涉的方式。而我们的宇宙本身就已经“创造”出了一种探测工具 — 毫秒脉冲星,它们是大质量恒星发生超新星爆炸形成的高速旋转的致密天体。这些旋转极其稳定的天体是自然界中最精确的时钟。这些极其稳定的恒星是自然界中最精确的时钟,像灯塔一样每“滴答”一次就向地球扫过一组信号。引力波可以通过虽然非常细微,但还是能够察觉到的时间涨落而探测到。这就是脉冲星计时(Pulsar Timing)的方法。中国正在建设的500米口径望远镜,以及国际上正在建设的平方公里阵(SKA)射电望远镜,都将监测脉冲星,从而探测引力波的存在。
引力波能运用到什么方面
在可预见的未来,引力波应用仍然是天文观测。由于引力波的产生需要很极端的条件,人类活动无法产生实用的引力波。
引力波天文学是继电磁波,中微子之后的一扇全新的窗户,也是天文观测的最后一块空白。引力波的特点使它可以提供其它手段无法获得的信息。引力波是机械运动产生的波,它反映的是质量分布的变化;由于万有引力是所有相互作用最弱的,这一方面导致引力波极端难以产生和探测,另一方面也赋予了它最强的穿透力,甚至强过中微子。这些特点使它可以用于以下场合:
黑洞合并
黑洞合并是重要的天文现象,也是公认的最强的引力波源,特别是星系合并带来的核心巨型黑洞的合并。理想状态下黑洞只是一个强引力源,因此黑洞的合并只会辐射引力波。实际中由于黑洞会吸积星际物质产生电磁辐射,我们可以通过电磁波(主要是X射线)间接观测黑洞合并的事件,但这种手段提供的信息很有限(只能告诉我们有两个黑洞合并了,不能告诉我们它们怎么合并)。
这几年随着计算相对论(Numerical Relativity)的发展,人类对黑洞合并可以进行比较准确的模拟,并预言了一些现象,比如引力辐射的能量,黑洞角动量的进动,以及Black hole recoil(不会翻译,大概是两个黑洞合并通过辐射引力波获得极高的反冲速度,达到每秒5000千米)。如果能对引力波的波形进行分析,我们可以验证这些预测,进而验证广义相对论,同时还能对星系的演化有更深的认识。
超新星爆炸
超新星爆炸也是引力波理论上的重要来源。尽管超新星可以很容易通过电磁波,中微子观测到,引力波可以提供一些独特的细节。由于引力波只反映了质量分布的变化,我们可以获得超新星物质运动的宏观信息。引力波可以轻易的穿透恒星的外层物质,几乎不发生衰减和畸变,我们可以了解超新星内部的情况。这些对天体物理,恒星演化有着极其重要的意义。
中子星—中子星/黑洞碰撞
中子星—中子星和中子星—黑洞的碰撞目前还没有被天文观测所证实,尽管理论认为它们是短伽马射线暴的来源。如果我们能在短伽马射线暴的同时探测到相关的引力波信号,这将会证实中子星与伽马射线暴的关系,同时大大推进相关领域的认识。
由于强相互作用的复杂性,人们对中子星的内部构造仍然缺乏认识。目前仍然缺乏好的中子简并态物质的状态方程(Equation of state,描述物质温度,压强与密度的关系式,如理想气体状态方程),如果能分析中子星与中子星或黑洞碰撞的引力波的波形,我们可以更好的修正状态方程,从而促进量子色动力学(描述强相互作用的理论)的发展。此外不少理论认为中子星的碰撞是宇宙中重元素(如金,铀)的主要来源,对中子星碰撞的深入了解可以促进元素合成理论的发展。
宇宙大爆炸早期,暴涨过程
目前人类对宇宙早期的认识主要来自宇宙微波背景辐射(CMB)。然而早期的宇宙是高密度的等离子汤,对电磁波不透明,因此CMB只能反映宇宙诞生38万年之后的事。然而,由于引力波有极强的穿透性,可以畅通无阻的穿过早期的等离子汤,因而可以记录宇宙大爆炸早期的事件,如暴涨。科学家相信存在这样的“引力波背景辐射”,即原初引力波(primodial gravitational wave)。
值得一提的是,2014年闹得沸沸扬扬的BICEP II就是关于原初引力波的。尽管该实验最后被否定了,但精度更高的BICEP III已经上线。如果能发现原初引力波,可以极大的促进宇宙学,量子引力等理论的发展。
需要说明的是,由于大部分引力波源产生的引力波的波长很长,而且受制于观测手段,引力波观测只能分析波形,而不能进行成像。也就是只能“听”不能“看”。我不知道未来能不能对引力波进行成像。
望采纳
引力波从何而来?它有多么的强大?
引力波是时空的曲率,或者换句话说,是有质量的物体加速所产生的波。 引力波的传播速度是不确定的!引力波是广义相对论预言的,它的发现可以说是广义相对论的完美收官! 在广义相对论中,引力波的传播速度就是光速,因为这样可以使公式最简洁,但这只是一个假设,并没有在实践中得到验证,所以它的速度可能就是光速, 或者它可能小于光速,但绝对不可能大于光速,因为它是广义相对论预测的,必须受到广义相对论的限制! 相对论的一个前提是光速是物质运动和力传递的极限。 引力波是时空本身的涟漪,几乎可以穿越宇宙的任何区域。 什么是时空涟漪? 一块石头扔到平静的水面上会产生涟漪,时空涟漪,时空是一个巨大的平面,当一个有质量的物体在上面移动时,会产生涟漪并四处蔓延,引力波随之而来! 事实上,任何有质量的东西的运动都可以产生引力波,但只是微不足道的。引力是宇宙的四大基本功能之一,曾经在理论上存在,而现在,引力波的发现证明了它的存在。 值得一提的是,引力波虽然不能超过光速,但可以按时作用,引起时间波动,使时间减慢。 也许时间旅行是可能的? 引力波实际上并不等于光速,也不等于重力速度! 这是因为恒星爆炸时会产生光波,而当它爆炸时,一部分物质向外爆炸,而中心物质向内收缩。 此时,由于内部物质在重力吸收,当吸收未完成时,外部重力被暂停。 在这种状态下,被吸收的物质吸收了所有的引力,所以没有相互作用力向外发射,悬浮的引力状态对光有影响。 所谓引力波速本身就是光速,和光是一样的,只不过这部分光受它的影响只是一种影响,而且引力发展得早,比光快了无数倍 光! 在这颗爆炸行星被发现之前,引力已经达到了数百亿年!引力波的速度就是引力的速度。 引力在空间中的传递需要时间,其速度与宇宙的物理性质有关。
引力波到底有什么用?
本文刊载于《三联生活周刊》2018年第18期,原文标题《宇宙中的“标准笛声”》
探测到来自宇宙深处的引力波,对于人类到底有什么用处?这是人们经常会问到的一个问题。
人类在地球表面,通过一对长达4公里的相互垂直的干涉臂,通过激光的干涉现象探测到时空自身所发生的极小尺度的变化,这本身就是一个了不起的成就,而它的意义当然远不止于此。探测到引力波信号,相当于人类又拥有了一个极其灵敏的感官,人类从此多拥有了一种方式来感知这个宇宙的存在,这也必定会对天文学研究产生深远影响。
在20世纪20年代,埃德温·哈勃(Edwin Hubble)做出了开创性的发现,所有星系都在离我们远去,这意味着整个宇宙都在膨胀,而且天体远离地球的速度与其和地球的距离成正比,这个比例的系数被称为哈勃常数(Hubble Constant)。正是这个发现让人类认识到宇宙存在着一个开端。
进入21世纪以后,人类又意识到宇宙不仅在膨胀,而且是在加速膨胀。问题在于,宇宙膨胀的速度到底有多快?这可以说是目前宇宙学研究最重要的问题之一,因为它不仅关系到人类理解宇宙发展的 历史 ,还关系到宇宙的未来,以及推动着宇宙加速膨胀的暗能量的真实身份。
人类已经习惯于通过星光来认识宇宙。通过检查接收到的星光的红移就可以计算出星系远离地球的速度(这也正是哈勃判断出宇宙正在膨胀所使用的方法),但更难的地方是如何测量这些星系距离我们的实际距离,想要知道星系与地球之间的确切距离,就需要对哈勃常数进行精确测量。测量这个常数,人类主要有两种手段,可通过这两种方式得出的数值却并不一致。
天文学家们测量宇宙中天体距离地球的距离,目前最常用的手段就是“标准烛光”(Standard Candle)方法。人们已知某几种天体因为其结构特征比较一致,亮度相当恒定,因而得名“标准烛光”。当人类通过望远镜观测到这些天体时,因为它们与地球的距离不同,看上去亮度有所差异。通过这种观测到的亮度,再与其在理论上的真实亮度相对比,天文学家就可以计算出这些标准烛光与地球的真实距离。正是利用这种方法,天文学家们测定了哈勃常数的数值:每相隔326万光年(100万秒差距)的距离,星系退行的速度就会增加大约73.5公里/秒。但是在2015年,天文学家们通过在地球轨道上的普朗克卫星对宇宙微波背景辐射进行了精细测量,而利用这种方法得出的哈勃常数的数值为每相隔326万光年的距离,星系退行的速度会增加大约70公里/秒——两者的差距不可谓不大。
问题到底出在哪里,分歧从何而来?天文学家们认为,或许两种方法都不是非常精确。例如通过“标准烛光”方法来判断天体的距离,虽然在理论上被用作标准烛光的天体亮度值得信赖,但是在地球上进行观测,它的亮度不但会受到距离的影响,而且还会受到天体周围环境的影响。在星光传播过程中受到的宇宙灰尘和气体的干扰,都会降低探测的准确性。而另一方面,通过普朗克卫星探测的宇宙微波背景辐射情况来判断哈勃常数,其理论依据是所谓的“标准宇宙模型”,这个模型囊括了暗能量、暗物质和可见物质,可以说体现了目前人类对宇宙整体状态的认知,但它是否能够准确描述宇宙的全貌?对宇宙状态了解的不充分,同样会影响对哈勃常数的测定。
用两种方法测量哈勃常数结果却得出了不同的数值,那么怎样才能获得最准确的数值?引力波探测开启了一条新路,这有可能为天文学家提供一个前所未有的精确测量天体距离的手段。可以说,通过引力波探测进行天文学研究,其中最大的用处就在于测量出宇宙膨胀的速度到底有多快,以及宇宙膨胀的 历史 。人类甚至有可能通过引力波研究得知宇宙究竟为什么膨胀。
实际上,早在30多年前,就已经有天文学家展望人类有可能利用引力波来解决天文学问题。1986年9月,英国卡迪夫大学的天文学家伯纳德·舒茨(Bernard Schutz)在《自然》杂志发表论文《通过引力波观测确定哈勃常数》(Determining the Hubble Constant from Gravitational Wave Observations),他在论文中提出,人类可以通过引力波探测来解决一个困扰了天文学家许久的重要问题——宇宙膨胀的速度到底有多快。
这样一篇论文在理论上虽然无可挑剔,但因为当时人们仍然不知道是否真的有可能探测到引力波信号,所以它也就如同屠龙之技,没有太大的实际意义。当引力波信号被发现之后,这篇30多年前的论文的真正价值便体现了出来。通过引力波进行天文学测量,是一种全新的、独立的方法,因此它可以成为判断此前两种方法有效性的一个标准,而且在理论上它的精度可以超过其他方法。
引力波通过时空本身以光速传播,在传播过程中不会受到环境的干扰,因此通过引力波来判断天体距离,精度要高于标准烛光方法。如果说通过星光进行宇宙学探测属于光学范畴,那么引力波在频率范围内更接近于声音(人们甚至可以直接把引力波信号作为音频播出),因此,仿照着“标准烛光”概念,天文学家们又提出了“标准笛声”(Standard Siren)概念,也就是通过探测到的引力波信号的强度来判断天体与地球的实际距离。
目前人类已经观测到了5次两个相互环绕的恒星级黑洞系统在合并过程中所发出的引力波信号,这也成为“黑洞”这种天体在宇宙中真实存在的最直接的证据。但更令天文学家们感到兴奋的是,在2017年8月,LIGO观测到了两颗中子星在合并过程中所发出的引力波。与黑洞在合并过程中完全不可见不同,这次被命名为“GW170817”的距离地球1.3亿光年之外发生的中子星合并事件,不仅释放出了引力波,还释放出大量的伽马射线。天文学家们得以通过多种手段观测同一个宇宙学现象,并且通过估算信号的原有强度与其被探测到的强度进行对比来判断其与地球的距离。
天文学家们急于通过引力波信号来测量天体的精确距离,并且为此前进行测距的两种天文学方法充当裁判,但是问题在于,目前人类所获得的引力波数据还太少,人们只能根据目前掌握的唯一一个中子星合并的引力波数据计算哈勃常数,结果发现得出的数值是每相隔326万光年的距离,星系退行的速度就会增加大约66.9公里/秒——这个数值恰好介于通过前述两种方法所得出的两个数值中间。人们相信这样的误差将随着逐渐积攒中子星合并的引力波信号而越来越小,因此天文学家们急切盼望着能够再次探测到中子星合并的引力波信号,以不断修正以此计算出的哈勃常数。
不仅是用来测量天体与地球之间的距离,引力波信号中还藏着更多的信息。无论是在天文学领域还是在基础物理学领域,科学家都希望能够通过研究引力波信号建立更加准确的模型。例如物理学家们非常希望了解中子星的内部结构。这种天体是除了黑洞之外宇宙中最为致密的物体,了解它们的内部结构对于物理学研究的意义重大。中子星合并过程中发出的引力波信号正蕴含着这种重要的信息。
在“GW170817”中子星合并事件的观测过程中,天文学家们记录了长达100秒的引力波信号,但是最终却因为其频率过高,超出了装置的探测范围而错过了重要的一部分。正因为如此,人们才急于积攒更多的中子星合并引力波信号。例如一颗中子星到底有多大,物质究竟能够被压缩到什么程度?一些宇宙中的伽马射线爆发从何而来?一些重元素到底是如何产生的?这些问题都可能从引力波信号中得到答案。
另一方面,两个相互围绕旋转、最终合并在一起的恒星级双黑洞系统到底是如何产生的?它们究竟是先由燃烧殆尽的恒星发生爆发而形成黑洞,之后在引力的作用下相互靠近,还是原本两个相互围绕旋转的恒星逐渐燃尽而成为黑洞,双星系统转变为双黑洞系统?天文学家们也希望在积攒了足够多的黑洞合并引力波信号之后,通过判断它们此前的自旋状况对此做出判断。
从人类第一次探测到引力波信号算起,引力波天文学时代刚刚开启了3年时间,一切都刚刚开始。也正是如此,人们才对它充满希望。天文学家希望通过引力波来了解宇宙从诞生到现在的发展 历史 ,了解星系形成、合并和发展的过程,了解宇宙膨胀的整个原因和过程,并绘制出整个宇宙的黑洞地图。
不仅如此,天文学家们还希望通过引力波预测整个宇宙的未来、探明暗能量的本质,由此了解宇宙是否会永远加速膨胀。
想要实现这些远大目标,人类现有的引力波探测手段还远远不够。除了位于美国的两个LIGO引力波探测器之外,欧洲六国合作建造的VIRGO引力波探测器也已经成为人类进行引力波探测的重要装置。科学家们目前正在加强LIGO和VIRGO探测器的灵敏度。日本也正在地下建设臂长3公里的神冈引力波探测器(KAGRA),这个探测器在位置上可以与LIGO和VIRGO形成互补。越来越多的引力波探测装置将逐渐在地球上形成一个引力波探测网络,但最被人们寄予厚望的,当属欧洲空间局(ESA)正在建造的激光干涉空间天线(LISA)。LISA计划将在21世纪30年代开始工作,在太空中以远超地球引力波探测装置的尺度探测另一个领域的引力波信号。
在地球上的引力波探测器,因为受到其尺度和周围噪声的限制,适合探测高频范围(10赫兹到1000赫兹)的引力波信号,无法探测更低频率范围的引力波信号。而将在太空中工作的LISA将探测0.00002赫兹至0.1赫兹之间的低频引力波信号。在太空中,三个彼此相距250万公里的探测器形成一个三角形,之间通过激光进行联系,相互合作进行低频引力波探测。
在这个频率范围内,人类将有可能观测到远超恒星级黑洞的巨型黑洞合并过程。例如我们知道在很多星系的中心都有一个质量相当于数十亿个恒星的超巨型黑洞,如果两个星系彼此进行碰撞合并,这样规模的两个超巨型黑洞在合并过程中就将发出低频引力波信号,而这样的信号从本世纪30年代开始就有可能被LISA探测到。观测到超巨型黑洞的合并过程,人们必将更清晰地理解整个宇宙的进化 历史 ,以及星系的发展史——考虑到宇宙中数以千亿计的星系数量,有天文学家预测,在LISA开始工作之后,或许每年都能探测到几次这样惊人的星系合并过程。
正是因为LISA探测器具有超高灵敏度,人们可以想象,当它开始工作后,会立刻发现看似安静的宇宙中实际上充满了各种各样嘈杂的噪声,热闹非凡。LISA将会“听到”宇宙中各种天体无休无止发出的各类引力波信号,其中会有很多是来自宇宙悠远的过去,甚至是发自宇宙的开端。整个宇宙的发展史将以引力波的方式向人类展示出来。
正是因为其造价昂贵而且意义重大,欧洲空间局首先在2015年发射了激光干涉空间天线“开路者号”(LISA Pathfinder),用以测试这个想法的可行性。在地球轨道上,两个质量为2公斤的方块在没有重力影响的条件下彼此相距38厘米,通过激光相互联系。经过一年多的测试,结果显示这种实验方式的可靠性超出了人们的预期。如无意外,LISA将在2034年升空,届时人类将开启引力波天文学的又一个全新时代。
宇宙到底是什么形态,取决于人类通过怎样的方式去观察。一方面它寒冷,空旷,寂静,另一方面它又是嘈杂无序的,充满了各种可能和秘密。人类所想象的宇宙,包含了时空本身,包含了一切的物理实在,也包含了一切的可能性。人类希望理解宇宙的开端,同样也希望能够预测宇宙的未来。尽管这个目标现在看起来仍然显得遥遥无期,但引力波天文学的兴起,不仅会让我们对 探索 宇宙的未来更加乐观,也会对人类文明的未来和理性的力量更加乐观。
(本文写作参考了《自然》杂志的报道)
引力波的发现实际上对我们有什么作用吗 请说的简单点
引力波的发现对计算机科学的意义:允许引力波携带有更多的之前从未被观测过的信息。
引力波有两个非常重要而且比较独特的性质。第一:不需要任何的物质存在于引力波源周围。这时就不会有电磁辐射产生。第二:引力波能够几乎不受阻挡的穿过行进途中的天体。然而,比如,来自于遥远恒星的光会被星际介质所遮挡,引力波能够不受阻碍的穿过。这两个特征允许引力波携带有更多的之前从未被观测过的信息。
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年 ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
2016年6月16日凌晨,LIGO合作组宣布:2015年12月26日03:38:53 (UTC),位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号;这是继 LIGO 2015年9月14日探测到首个引力波信号之后,人类探测到的第二个引力波信号 。
引力波有什么实际意义
首先,这一发现填补了广义相对论实验验证的最后一块缺失的拼图。
其次,这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。
第三,这一发现有助于真正理解宇宙大爆炸原初时刻的物理过程。
第四,这一发现意味着对宇宙微波背景辐射的测量将会进入下一个重要里程碑。
引力波天文学是继电磁波,中微子之后的一扇全新的窗户,也是天文观测的最后一块空白。引力波的特点使它可以提供其它手段无法获得的信息。引力波是机械运动产生的波,它反映的是质量分布的变化;由于万有引力是所有相互作用最弱的,这一方面导致引力波极端难以产生和探测,另一方面也赋予了它最强的穿透力,甚至强过中微子。
什么是引力波?引力波的发现有什么用途?它到底有什么用?
什么是引力波?1、引力波又称重力波,是爱因斯坦广义相对论预言的一种时空波动,以光速传播,是时空扰动的曲率以行波形式向外传播的一种方式。就像电荷加速时会发出电磁辐射一样,同样质量的物体加速时也会发出引力辐射,这是广义相对论的一个重要预言。2、万有引力的全称是万有引力,也叫引力相互作用。指有质量的物体之间加速接近的趋势。简单来说就是物体之间的吸引力。它是自然界中四种基本相互作用力之一,也是自然界中最普遍存在的力,可以说是无处不在。3、中国科学技术大学物理学院教授蔡一夫解释说,在经典力学中,引力被认为是具有质量的物体之间的相互作用。但在爱因斯坦的广义相对论中,引力是现有质量使时空弯曲而产生的现象。“广义相对论认为物质的质量会弯曲时间和空间。例如,当有人坐在沙发上时,沙发原本平坦的表面会立即向下凹陷,出现一个坑,而之前放在沙发周围的物体则倾向于滑向坑的中间,从而产生万有引力。”4、“在太空中也是一样。比如把太阳、地球、恒星、黑洞等大质量天体放在时空里,时空就会形成‘凹弯’,万有引力就会产生。”麻省理工学院物理系研究员苏萌说。引力波的发现有什么用?1.验证了已故科学家爱因斯坦的预言。如果引力波没有被发现,爱因斯坦的理论就像没有腿的凳子,是有缺陷的。引力波的发现弥补了爱因斯坦广义相对论的漏洞,证实了其理论的正确性。2.引力波的发现是类似当年发现X射线的工具。有了这个工具,我们可以通过观测引力波来观察遥远宇宙中的现象。发现暗物质,时间旅行等。都是可能的事情。没有引力波,以我们现有的技术,我们无法做科幻世界独有的事情。3.引力波的不同之处在于,它们的周期长得多,同时也弱得多。要能观测到引力波,至少要有一定的技术水平。观测引力波表明,人类在这一领域的技术已经进步到了前所未有的水平。4,随之而来的是新用途:如果引力波被证明具有雷管鸡预言的性质,将会极大地改变我们的生活。目前我们所有的太阳能电池都会改变雷管的锥形。到那时,我们使用的太阳能将是现在的五倍!!!但是火力发电的减少会减少雾霾、二氧化碳排放、大气变暖、酸雨,从而节约化石资源。多么光明的未来啊!想想就开心!5.引力波的发现将改变物理世界,它将对整个人类的发展产生巨大的变化。人类将步入引力波世界。引力波,承载着与电磁波完全不同的信息,将为我们揭示宇宙新的奥秘,甚至揭示宇宙起源的奥秘。
引力波是什么 引力波的解释
1、引力波,在物理学中是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。换句话说,引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波。
2、1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。