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引力波是啥

圖文 更新时间:2024-07-27 01:28:54

引力波是什麼?

引力波是怎樣産生的呢?按照廣義相對論就是相互環繞或相互作用的兩個大質量天體(物體)各自形成的時空相互作用而産生的漣漪現象。也就是物體(物質)在自己周圍産生的時空,在另一個物體産生的時空影響下,向四周跑掉了一部分,這跑掉的這部分時空就是我們說的引力波。可以說,引力波就是時空的流失,時空的損耗或擴散。

結果很明顯,産生引力波的物體,由于時空流失了,質量自然就減少了,可見物體本身物質和其在自己周圍産生的時空效應的時空共同構成了物體本身的質量。我們在遠距離觀測到的物體質量就是物體本身質量和其産生的時空所隐含的質量的和值。毫無疑問,物體一旦損耗自己産生的時空,這些被損耗的時空就永遠的遠離了,就再也回不來了。因此,引力波就是時空的流失,引力波隐含着空間和時間,引力波就是空間和時間的位移。比如,我們探測引力波的大型實驗設施就是利用了引力波的空間效應原理。

根據廣義相對論,我們已經知道了引力波的産生。既然物質會産生引力波,是否也會吸收引力波呢?不知道廣義相對論是否有類似的結論?如果物質隻會産生引力波,而不會吸收引力波,這就麻煩了,這意味着物質的時空效應是不可逆的,單向的,這似乎是很嚴重的問題,似乎有可能所有的物質都會變成時空,有形的物質就難以存在了。

其實如果抛開廣義相對論理解引力波也許問題就簡單了,用引力子概念代替時空概念,用引力子的疏密變化代替引力波(時空漣漪),引力波就是引力子的疏密變化。

物質為何有時會發射引力子,有時不發射引力子,引力子是什麼情況才會被發射呢?到此,大家能不能想到引力子為何會被發射呢?物質在什麼狀态下才會發射引力子呢?我們在學習物理的時候,會遇到一個永恒的守恒原理,無論宏觀微觀,無論高速低速,無論質量或密度的大小,包括黑洞在内,這條守恒原理永遠普适,大家想到是哪條守恒原理了嗎?

這就是動量守恒原理或角動量守恒原理,所有情況下,所有的物質都要遵守動量守恒原理或角動量守恒原理。在經典物理學中,我們不需要深究動量守恒或角動量守恒原理是怎樣遵守的,但是在需要使用狹義相對論的情況下,動量守恒原理或角動量守恒原理是怎樣遵守的就值得我們深思了。

比如,一個物體被逐漸加速,速度在不大的範圍内,不需要考慮相對論效應。一旦速度較大,就需要考慮相對論效應了。也就是被加速的物體質量随着速度增加而增大。物體質量的改變就是物體組成物質質量的改變,比如就是物質内部的原子質量的改變,這些原子在做着不規則的熱運動,其必然遵守動量守恒和角動量守恒原理。原子質量增加以後,依然需要遵守這兩個守恒原理。大家可以自己認真算算,感受這些原子是怎樣遵守動量守恒原理的。在考慮相對論的質量效應以後,你會發現這些原子遵守動量守恒原理或角動量守恒原理是很困難的,幾乎辦不到。我們已經清楚,在相對論效應的情況下,動量守恒原理或角動量守恒原理依然是普适的,這就需要物質産生我們之前不知道的變化或行為,來遵守動量守恒原理或角動量守恒原理。在相對論效應下,物質為了遵守動量守恒原理或角動量守恒原理,産生了所謂的我們不知道的行為,這種行為其實就是發射引力子(引力波),改變自己的質量,從而遵守動量守恒原理或角動量守恒原理。不僅如此,同樣的原因,物質為了遵守動量守恒原理或角動量守恒原理,也會吸收引力子(引力波)。可見, 所謂的引力波并不是隻會産生,也是會被物質吸收的。換成廣義相對論的說法就是,物質通過時空漣漪不僅會流失時空,而且還會吸收時空。

物質質量在相對論效應下的質量改變,還包括原子内部電子質量的改變。這些電子環繞原子核高速運動,其質量的改變,依然需要遵守動量守恒原理或角動量守恒原理,也是通過發射引力子改變自身的質量從而遵守動量守恒原理或角動量守恒原理。

因此,我們得出這樣的結論;任何物質在加速的情況下,會向外輻射引力子,也就是産生引力波。任何物質在減速的情況下,會吸收引力子,依然是産生引力波。因此,引力波其實就是引力子疏密的變化。

在不考慮相對論效應的情況下,比如物質低速運動的情況下。電子繞原子核的運動依然是高速的,這些高速電子的繞核運動依然存在明顯的相對論質量效應,為了遵守動量守恒原理或角動量守恒原理,這些電子依然會通過吸收或釋放引力子而改變自身質量。組成質子或中子的誇克也應該有類似的高速運動(人們推測單個誇克的質量很小,但是組成中子的誇克質量,其實就是高速環繞運動情況下的誇克質量,明顯增大了),其在遵守動量守恒原理或角動量守恒原理時,也會釋放或吸收引力子。這也許就是宇宙空間引力子彌漫分布的原因之一。也就是在正常情況下,所有物質都有吸收或釋放引力子的功能,并且是很穩定的吸收或釋放引力子,由于引力子的吸收或釋放很分散,很均衡,我們感覺起來,不像引力波。但這些引力子就是真空的核心物質構成,自然應該是電磁波的傳播媒介。

引力波是啥(引力波是什麼)1

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