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引力波的发现对现在物理学有什么意义?
题主你好。从最近我所掌握的信息来看,引力波的发现除了证明广义相对论的正确性,在认识极早期宇宙的演化历史,更关键的是量子引力方面,它都将提供极大的帮助。
首先来说极早期宇宙演化,我们只要宇宙的演化历史存在一个暴胀时期。由于宇宙暴胀,宇宙的密度急速下降,导致原初引力波可以辐射到更大范围的宇宙空间去。如果我们能找到原初引力波,那么将对我们认识极早期宇宙有很大帮助。当然,如果我们一直没有找到原初引力波,或者实验观测证实就是没有原初引力波——虽然难度很大——那么现代宇宙学可能要重新改写了。
另一个就是量子引力。现在关于引力波的实验数据主要是黑洞合并、中子星合并时辐射的引力波。这些数据不仅证明了广义相对论的准确性,也有可能会否定它的准确性!这是因为天文学家不仅发现了引力辐射波,还发现了可能存在着引力回波(观测黑洞合并的实验数据反映可能存在引力回波)。后面这个发现如果被证明是确有其事,那么广义相对论可以“下课”了。因为广义相对论认为,黑洞的视界是一个没有任何阻力的几何面,按理说它不会反弹引力波,但是如果引力回波确有其事,那么广义相对论关于黑洞视界的认识,乃至整个广义相对论理论,都将受到挑战。但是对于从事量子引力的物理学家来说却又是好事。因为这将有可能意味着量子引力时代到来了。几年前,黑洞的火墙模型就预言了黑洞视界绝对不是广义相对论说的那么简单,而是一堵可以反弹外界粒子的墙。这个模型基于的正是量子引力候选者:弦理论。如果引力回波真的存在,那么这可能是验证弦理论的间接证据。【注意,我写了一堆“可能”,因为这也可能是一个乌龙***。】但不管怎么说,引力波的发现都将极大地推动理论物理的发展——注意是理论物理。
本人只是科学爱护者,理解粗浅有限。个人认为,万有引力的媒介是引力波,***设我认为的没错,那么,如果人类能过像掌控电磁波一样掌控引力波,通过一种介质,隔离引力波,那么人类飞行不是梦了。
引力波发现发现了引力红移,从而有了霍金的宇宙膨胀学说。之前我说过,宇宙的整体并不是膨胀的。应该说,宇宙中有些星系是膨胀的,还有一些星系是收缩的。正确的宇宙观是,宇宙即是膨胀的,也是收缩的。
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。(
引力波是时空的涟漪。按照目前得诺奖人的说法,引力波是由物质质量在宇宙时空中分布剧烈变动,产生的时空性质的波动,是对时空的“拉伸”。他们的测量方法是,让一激光经过一个铝筒反射,与本地另一束激光干涉。当铝筒被引力波产生拉伸,则激光干涉条纹移动。这种方法的前提是,与迈克尔--莫雷实验同样要求,那就是光不受时空影响,光速不变。而这里恰恰不行!因为引力波是对时空性质的影响,是时空拓扑性质的波动,怎么能不影响你的测量激光,如果不影响,那引力波与普通电磁波等物质波是一样的,用的着费那么大劲,才测到那么一点,那么短暂。当测量用激光同样被“拉伸”后(你不要说,拉伸量有什么不同!),你能看到干涉条纹移动?当***用量子纠缠测量就大不一样了!将双量子纠缠粒子中的一个形成闭环回路,另一个直线传输。引力波将对黎曼时空上的曲面拓扑变形,与对测地线的变形是不一样的,那么,观测这两个***的发生时间是不一样的,而时钟的对准恰恰就用到了超光速的量子纠缠。如果没量子纠缠,则此方案仍然不行。同时,当引力波被测到时,也就证明了量子纠缠速度确实超光速!同时,可能更深层证实,量子纠缠是时空上的更深层拓扑性质!它受时空影响较小!更引出深刻的问题!
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