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引力波是否受到引力的影响?

发布时间:2019-01-12 15:44:58    浏览次数:    财经首页    我来说两句()

  任何遥远的引力源都可以发射引力波,并发出使空间结构变形的信号,这就是引力。但这种变形只以光速传播,遥远的物体必须等待很长一段时间才能感受到这种力量。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  当你穿越宇宙时,这不仅仅是一次穿越空旷空间的免费旅行。虽然你可能不会经常去想它,但其他事物的存在都会产生力量,而这些力量起着重要的作用。电荷、核力和时空本身的引力扭曲影响着你的运动,这些引力是由可见宇宙中存在的所有质量和形式的能量所造成。但是,如果你不是由原子构成的,而是引力波呢?你还会以同样的方式体验这些力量吗?aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  引力波本身是否受引力的影响?也就是说,如果一个引力波经过一个星系团,它的形式会被扭曲吗(即使这个波本身就是时空的变形)?。一方面认为引力波是能量的一种形式,因此必须受到引力的影响。而另一面又认为,这是没有道理的!”aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  放下一个质量会使原本为“直”线变成以特定数量弯曲的曲线。在广义相对论中,我们认为空间和时间是连续的,但所有形式的能量,包括但不限于质量,都有助于时空曲率。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  当涉及广义相对论时,引力的概念可能比任何曾经存在的替代方案都简单。基本规则是:物质和能量告诉时空如何弯曲;弯曲的时空决定物质和能量如何运动。如果你告诉我什么是粒子,反粒子和其他包含能量的实体,原则上,我可以告诉你宇宙的结构是如何弯曲的。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  当各种质量和形式的能量彼此相对运动时,或者当你自己作为观察者运动时,时空就会相应地扭曲。在时间的任何时刻,这个弯曲的时空将决定你如何在宇宙中移动和加速。这就是广义相对论的原理。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  通过动态观察质量通过时时空是如何反应的,有助于准确地展示它并不仅仅是一块织物。相反,所有的空间本身都会因物质和能量的存在和性质而弯曲。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  这有点违背直觉,但实际上不管你是哪种类型的粒子,不管你是物质还是反物质,不管你是大质量还是无质量,不管你是一个基本的、不可分割的粒子,还是复合粒子,都是无关紧要的。宇宙的结构是弯曲的,而曲率决定了万物如何在宇宙中运动。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  当我们向外看一个遥远的星系团时,我们知道它的质量扭曲了空间的结构。当我们观察来自这个星系团内外的遥远物体的光时,我们知道(并观察到)光沿着这个弯曲空间所确定的路径前进。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  当天文台观测到一个强大的质量源时,如类星体、星系或星系团时,由于前景质量对空间的弯曲,它通常可以找到多个放大、扭曲的背景源图像。时空的曲率不仅影响质量,而且影响在星团附近运动的无质量光子。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  引力波在一个方向上传播,在相互垂直的方向上交替地扩展和压缩空间,这是由引力波的偏振所定义的。在引力量子理论中,引力波本身应该由引力场的单个量子构成:引力子。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  就像光一样,引力波也有波长。就像光一样,它们携带的能量是由它们的波长和强度/振幅决定的。而且,就像光一样,随着宇宙的膨胀,它的波长也会被拉伸。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  最后一部分允许我们从理论的领域进入观察的领域。由于LIGO,我们观测到了许多不同的引力波。所有这些都对应于合并的、巨大的、紧凑的物体,即使是最接近的物体也有超过1亿光年的距离。由于光的旅行时间(或引力波旅行时间)如此之大,宇宙的膨胀是很重要的,当我们测量穿过地球的波时,我们可以看到它们被宇宙的膨胀的影响所最终拉长了。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  LIGO和Virgo到目前为止观测到的合并黑洞的静止图像。当黑洞的视界旋转并合并时,发射的引力波变得更大(振幅更大)和(频率更高。合并的黑洞范围从7.6个太阳质量到50.6个太阳质量,在每次合并期间损失了总质量的大约5%。波的频率受宇宙膨胀的影响。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  还有另一个证据。2017年的千新星事件,我们在那里观测到两颗中子星在引力波和电磁光中的融合,这两个信号几乎同时到达:它们之间的差异小于2.0秒。从超过一亿光年的距离出发(并且假定一年有3000多万秒),我们可以说,光速和重力速度相等,差异在10^15分之一内。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  所有无质量粒子都以光速运动,包括光子、胶子和引力波,它们分别携带电磁、强核和引力相互作用。无质量的粒子可以携带能量,它们都应该相等地受到时空曲率的影响。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  这告诉我们这个谜题的另一个重要部分:由于空间的曲率,光子在宇宙中传播时发生的任何时间延迟也会发生在引力波中。当你进入或离开一个引力很强的区域时,你必须遵循空间曲率所设定的路径。例如,在一个巨大的星系周围,就像我们观察到的千新星一样,空间是弯曲的,所有无质量的粒子都必须爬出那个势阱。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  引力透镜的一个例子展示了背景星系是如何由于中间质量的存在而扭曲的,但它也显示了空间本身是如何因前景质量本身的存在而弯曲和扭曲。如果一个引力波和一个光子同时发射并同时到达,这意味着它们由于时空曲率的相互作用而经历同样的影响。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  这带有一个相当深刻的含义,虽然它可能不是直观的。在某种程度上,我们完全期望有一种量子引力理论支配着宇宙,引力子是负责引力相互作用的粒子。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  量子引力试图把爱因斯坦的广义相对论与量子力学结合起来。对经典引力的量子修正被视觉化为环路图,就像这里用白线显示的那样。空间(或时间)本身是离散的还是连续的还没有确定,引力是否被量子化的问题也还没有确定,或者我们今天所知道的粒子是基本性的还是非基本性的?aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  如果引力波经历引力,这意味着引力子不仅与标准模型中携带能量的粒子相互作用,而且还存在引力子-引力子相互作用。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  在爱因斯坦的相对论中,两个不同的引力波在相遇时应该会相互干扰。但它们不能直接通过对方。广义相对论本身就是一个非线性理论,这意味着引力波必须在某种程度上相互作用和散射。这告诉我们量子引力有一个微妙的应用:有可能存在引力子-引力子散射相互作用。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  引力子,负责引力的粒子,不只是介导标准模型粒子之间的相互作用。它们有可能相互碰撞,当它们碰撞时可能会发生什么,这是一个只有量子引力才能解决的难题。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  量子引力的影响预计将在非常小(普朗克大小)的距离尺度上变得重要,并且非常接近极大的质量。然而,如果我们对引力子的理解是正确的,并且与引力波的行为一致,就必须存在引力子-引力子截面。我们不知道这种互动的确切后果是什么。为此,需要量子引力理论。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  虽然引力会影响引力波,这似乎有违常理,但这是理论和观测完美结合的美妙时刻之一。它们表明,引力波必须遵循宇宙中存在的质量和能量所确定的弯曲路径;它们的波长随着宇宙的膨胀而延伸;它们遵守时间膨胀的规则;它们遵循与光子相同的路径,缺少与物质的相互作用。aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

  这种认识还对量子引力理论带来了一些后果,它可能限制或甚至排除一些原本会令人难以置信的有趣场景。在我们探索宇宙的过程中,引力波天文学确实把我们带到了下一个尚待开发的领域!aF5亿滔财经网_金融财经综合资讯门户|股票|基金|外汇|黄金|债券|期货|信托

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