愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論有很多預(yù)言,比如,通過(guò)質(zhì)量大的星體光線(xiàn)會(huì)彎曲,鐘表在地球表面和在空間的快慢不一樣等,這些都是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的一些驗(yàn)證,這些驗(yàn)證都被證明是正確的,唯有一個(gè)引力波的預(yù)言沒(méi)有被直接檢測(cè)過(guò)。
人類(lèi)追尋引力波近百年,直到2016年才直接探測(cè)到了引力波。引力波是什么呢?如果時(shí)空作為一個(gè)場(chǎng)存在,那么任何加速運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)都會(huì)發(fā)出引力波。
這里有兩張圖,演示了引力波傳遞的過(guò)程,雖然只是二維的演示,但這并不是非常簡(jiǎn)單的傳播。它是從這個(gè)方向延展到另一個(gè)方向上的壓縮,并且是交替進(jìn)行的過(guò)程。
如果用三維演示就是一個(gè)非常復(fù)雜的傳播過(guò)程,雖然每一個(gè)橫截面都是以這樣的一個(gè)規(guī)律在傳播,但每一個(gè)橫截面所處的相位,或者階段是不一樣的。引力波是存在在周?chē)模热?,我跑兩步可能也?huì)發(fā)出引力波,別人走兩步也會(huì)發(fā)出引力波,因?yàn)槲覀兌际羌铀龠\(yùn)動(dòng)的物質(zhì),但是這個(gè)引力波是非常非常微小的,所以很難探測(cè)到。
引力波歷經(jīng)了一百年才真正直接探測(cè)到,所以我們把時(shí)空彎曲加入到雙黑洞并合的過(guò)程中去。因?yàn)閮蓚€(gè)黑洞的質(zhì)量非常大,它們倆在環(huán)繞的時(shí)候釋放引力波,然后距離不斷地縮減,到最終它們倆開(kāi)始并合,并合的一瞬間,實(shí)際上是一個(gè)物質(zhì)跟時(shí)空之間有了巨大的能量交換,釋放出來(lái)一個(gè)巨大的引力波。只是這一瞬間非常短,最終由于合并成一個(gè)黑洞,不再有加速運(yùn)動(dòng),所以它有一個(gè)衰退的過(guò)程,然后就再?zèng)]有引力波釋放出去。
那這樣的一個(gè)波動(dòng),為什么我們能探測(cè)到?引力波波動(dòng)對(duì)地球的時(shí)空會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的影響。實(shí)際上怎么理解?就是說(shuō)時(shí)間、空間被變長(zhǎng)變短,空間被伸展和壓縮。時(shí)間被變長(zhǎng)和變短怎么來(lái)理解?給大家做個(gè)比喻,好比空間、時(shí)間是一個(gè)單位。時(shí)空構(gòu)成了一個(gè)物質(zhì)存在的標(biāo)價(jià),比如一張桌子一米長(zhǎng),我們把它形象地想象為這張桌子,然后我們用一把尺子量這個(gè)桌子,那么引力波到達(dá)之后,就相當(dāng)于把這個(gè)桌子延長(zhǎng)或者變短了。再去量這個(gè)桌子的時(shí)候,這張桌子就不再是一米了。
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