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茍利軍:引力和時(shí)空的認(rèn)識(shí)歷史(5)

摘要:引力最早是牛頓在17世紀(jì)提出的。牛頓當(dāng)時(shí)認(rèn)為,是質(zhì)量導(dǎo)致了引力,并在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中說(shuō)到:“絕對(duì)空間,就其本性來(lái)說(shuō),與任何外在的情況無(wú)關(guān)。始終保持著相似和不變。” 然而,眾多的觀測(cè)事實(shí)表明,牛頓的時(shí)空觀是不對(duì)而且不存在的。1915年,愛(ài)因斯坦提出了廣義相對(duì)論,對(duì)于引力有了全新的認(rèn)識(shí),認(rèn)為是時(shí)空的彎曲導(dǎo)致了引力。讓我們與茍利軍一起去了解引力和時(shí)空的認(rèn)識(shí)歷史。

到底引力波的強(qiáng)度大約有多少?地球上破壞力最強(qiáng)的,現(xiàn)在目前為止我們知道是氫彈。假設(shè)有一個(gè)歷史上破壞力最大的氫彈,五千萬(wàn)噸當(dāng)量,如果我們能夠站在距離它中心一米附近,它所產(chǎn)生的引力波強(qiáng)度大約是10的負(fù)27次方。10的負(fù)27次方這僅僅是一個(gè)數(shù)字,如果沒(méi)有比較,大家很難對(duì)這個(gè)大小有一個(gè)印象。一個(gè)原子的大小是10的負(fù)10次方米,那這個(gè)氫彈所產(chǎn)生的引力波,用個(gè)1米長(zhǎng)的物體去探測(cè),那這個(gè)1米長(zhǎng)的物體所產(chǎn)生的變化量對(duì)應(yīng)的是10的負(fù)27次方米,這要比一個(gè)原子的大小還要小10的負(fù)17次方。這就是說(shuō),它的效應(yīng)是非常小的。相比較而言,早上我們趕公交車或者擠地鐵,被別人擠一下或者推一下的效應(yīng),比氫彈所產(chǎn)生的引力波的效應(yīng)都要強(qiáng)非常多倍。

既然地球上所產(chǎn)生的效應(yīng)非常弱,那在宇宙當(dāng)中有什么樣的天體可以產(chǎn)生呢?研究發(fā)現(xiàn),雙中子星或者黑洞系統(tǒng),都可以產(chǎn)生比較強(qiáng)的引力波效應(yīng)。在某些情況之下,單個(gè)中子星也可以產(chǎn)生。以及我們熟悉的超新星爆發(fā),在非常短的時(shí)間之內(nèi)釋放出來(lái)非常多的能量,這種爆發(fā)也可以產(chǎn)生很強(qiáng)的種引力波效應(yīng)。另外,還有一種叫做原初引力波。為什么一定要加上原初,而不是簡(jiǎn)單的引力波呢?因?yàn)檫@種引力波產(chǎn)生于最初宇宙大爆炸的那一刻。我們知道,宇宙在剛剛產(chǎn)生的時(shí)候,經(jīng)歷了一個(gè)大爆炸的過(guò)程,所以它當(dāng)時(shí)對(duì)時(shí)空也造成了非常強(qiáng)的擾動(dòng),從而也產(chǎn)生了比較強(qiáng)的引力波。因此,我們稱之為原初引力波,區(qū)別于后來(lái)天體所產(chǎn)生的這些引力波。

責(zé)任編輯:葉其英校對(duì):李天翼最后修改:
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