電磁波和引力波在弱場下的速度都是光速,背後有什麼更深的物理含義么?
看見近期引力波被確證的新聞。想到這個問題。電磁波的速度是光速,引力波的速度在弱場條件下也是光速(這條知識本人模糊知道,但不確定)。為什麼兩者完全不同,但速度卻都是光速呢?是不是因為它們有更本質的相同之處?
此種相似背後的規律,估計只能在超統一理論誕生後才能解答。
其實,萬有引力、電磁相互作用的相似性還真不是一般的多:
(1).強相互作用的範圍是10^-15m,也就是原子核的尺度;弱相互作用的範圍是10^-17m,超出它們的勢力範圍,就無能了!萬有引力、電磁相互作用都是長程作用,理論上可以傳播到無窮遠處。
(2).數學表達式非常相似,都是場強與距離呈現平方反比規律,只是常數G和k的數量級相差懸殊。
(3).引力波、電磁波的傳播速率都是真空光速c,這個數值,麥克斯韋方程組就給出了。
按照粒子物理的標準模型,引力子和光子都是靜止質量為0的粒子,因此其速度都是最快的——光速c。
(4).從前,我只知道電磁力有吸引和排斥兩種作用,現在看來,考慮到1998年天文學家根據Ia型超新星(標準燭光、量天尺),測定出宇宙在加速膨脹,間接證明了暗能量的存在,甚至可以大膽假設,引力也存在吸引和排斥作用。
希望規範場理論、廣義相對論、微分幾何大躍進,早日把萬有引力納入超統一理論。
2016-02-15
歷史順序和邏輯順序:
牛頓力學
(引力傳播速度無窮大,或者說那時沒太考慮這個問題)
(古典時空觀;物理規律在伽里略變換下不變)
??
麥克斯韋電磁理論
(在伽里略變換下並非不變)
??
愛因斯坦「保麥克斯韋棄牛頓」
(或者說「保光速不變棄伽里略變換」)
??
物理規律在洛倫茲變換下不變
??
平直時空的幾何結構用閔可夫斯基度規描述
??
人們認為時空的幾何結構是基本的,其它所有基本規律都必須與之一致
??
把引力與時空的幾何描述結合
??
時空幾何在大範圍內不一定仍然是平直的,但局部近似是平直的
(可用閔可夫斯基度規描述)
??
把引力解釋為時空的彎曲
??
引力弱場條件
??
時空幾何近似為平直時空
??
引力波是平直時空里的漣漪
??
在不引入額外參數的情況下,唯一的速度量綱的參數就是光速
(或者說,引力波作為一種「基本的」擾動,必須滿足閔可夫斯基幾何)
(當然,數學上,引力波的傳播方程是經過一大堆計算從愛因斯坦場方程得出來的)
??
引力波的速度是光速
??
基本粒子的場方程也必須與閔可夫斯基度規一致
??
無質量基本粒子的運動速度是光速
??
光子和引力子分別是電磁場和引力場的激發子
??
光子,引力子的傳播速度是光速
??
所以問題實際上歸結到
??
為什麼光子和引力子靜止質量都是零
??
答案是
??
不知道;似乎並沒有了不得的理由要求它們的靜止質量必須是零
??
事實上有不少工作試圖去驗證它們的質量是不是零
??
當然結果都與質量為零一致,不然就是大新聞了
請參見我另一民科答案, 才能理解我這一民科答案.... 二維空間的完美封閉叫圓,三維空間的封閉是球,四維空間的封閉是什麼呢? - 趙琳的回答
在我看來光速是個邊界. 是四維時空的完美封閉. 是我們所理解的這個宇宙模型中的極值. 電磁波和引力波在相同速度下傳播可能並不一定源於他們內在本質的相同. 而是如同光折色時遵守"最短時間原理"一樣 ( 即, 費瑪原理 wikipedia.org 的頁面 ) . 他們只是找到(遇到)了一個極值. 可以假想一下並不是由於這幾輛車本質速度相同, 而是因為限速導致他們的速度相同. 當然這只是便於理解的類比, 真是情況遠比這要複雜. 理論上我更傾向於時間和空間是統一一致的, 只是由於我們的感官使得我們覺得他們是不同的. 如果是這樣, 那麼速度和我們原有思想中的速度是完全不同的. 起碼光速和近光速與我們普通的低速速度觀念是完全不同的. 如果這樣想也就能更好的理解光速的不可超越性和光速不變的本質.package god.all;
/**
* @author god
*/
public class Object {
final static int maxSpeed = 299792458;
private int speed;
public int getSpeed(){
if(this.speed&>maxSpeed)
this.speed=maxSpeed;
return this.speed;
}
}
因為它們靜止質量都為0
這個問題並不新喲,愛因斯坦後半生都在致力於電磁力和萬有引力的統一,也就是說當時已經有很多人認為2者的近親關係成立,而如今只是找到了證據證明2者又一個相同處:波
然而電磁力和萬有引力至今沒有統一,且愛因斯坦有生之年大家就發現了還有強力弱力來攪局,所以不但沒統一,反而變成群雄逐鹿了
後來的情況是弱力與電磁力找到了一些內在聯繫,但還沒有完全等價起來
所以關於4大力的統一可能需要更多的現象級發現而不僅是數學推演總結,當然也有可能又冒出其它的力來變成更多力攪局,就和曾經發現元素周期表那樣一堆堆後才找到它們的內在聯繫
貌似量子力學就是發現了很多類粒子後,變成元素周期表那樣,然後有了【弦論】可以在數學上進行統一,雖說弦論還缺乏預測性實證,但理論物理已經把這假說發展到很強大了,【超弦】什麼的,這邊統一了還要統一那邊……物理學真是殺伐征戰啊斗膽聊一聊,不一定對。
先說空間,假設空間是有型的,類似碗里的果醬、魚缸中的水,那麼真空,就是只有水,沒有魚的絕對空間,超平坦,無限伸展,這個空間啥都沒有,也沒有各種力(不討論引力創造空間這個概念,那是哲學),絕對空間中出現了物質,比如魚,這個魚是圓形的,一個粒子的形狀,這個魚出現後,絕對空間被物質佔據,把原來的空間排擠了,空間沒地方去,只好被壓縮,空間彎曲了,而空間壓縮這個物質,力量方形指向質心,引力產生了(這只是一種輔助推導的思維模式,不一定準備,當然沒準就是這麼回事呢),物質被壓迫,當然要反抗,結果物質震動了,震得周圍的空間都高潮了,然後引力波出現了。假設任何物質都原子於同一粒子,上帝粒子,希格斯波色子、夸克之類,全都是,所有,宇宙中,物質是相同的,那麼震動的頻率也是相同的,那麼引力變化的比率也是相同的,所以引力大的天體周圍的空間更彎曲。引力波震動的是空間,因為空間的密度(這個密度不是實際的密度,而是絕對真空的狀態)是相同的,所以振動波的頻率也是一樣的,即便被彎曲的空間也是相同的,也就是引力波的速度。
再說光波(這裡的光波指代的是全部電磁波),宇宙中的任何絕對溫度不是0的物質都釋放光(或者叫電磁波,沒準人類長久生活在宇宙中,眼睛能看到全部電磁波呢),這種光,也是一種震動,嗡嗡振吶。然後光不需要任何介質就能在真空中傳播,那真空是啥呢,是空間。咦,發現沒,光也震動空間(因為無法證明光在沒有空間的情況下也能傳播,所以就當這個是真的吧,嘻嘻),但光的頻率與物質的材質有關,不同的材質,發出的光頻率不同,比如可見光隨色溫的變化而變化。而物質的基本材質都是上帝粒子,那麼是不是可以理解為,不同材質的物質,不過是上帝粒子聚集方式不同,展現的不同振幅呢。而且光的速度是恆定的,那麼就是說在任何彎曲的空間中光速都是相同的,只是時間的流逝出現了變化。探測引力波的原理也是通過時間流逝速率的變化而得到的。
那麼我們大膽的再胡說,不,推導,能不能認為光就是引力波呢。但光有波粒二象性,有干涉衍射,有吸收,有偏振,還有極性。但這一切的性質都源自於發光物體的,或參與實驗的物質的材料導致的。而不是光自身的性質。光的性質只有一個,震動空間,和引力波一樣,只是一個更宏觀一個偏微觀。
當然你會說,光(電磁波)的震動也是基於材質。那如果把在宇宙真空中接受到的輻射理解為空間的震動導致的影響呢,越振越熱,宇航服的表明開始燙手了,太陽能電池板開始供電了。當然這個震動很激烈,不像引力波那樣,深沉卻綿長(就像父親對女兒的愛)。
其實光(電磁波),引力波、都是震動,不過這種震動都是在震動空間(就是那缸看不到摸不著卻無處不在的養魚水),對於麥克斯韋或者牛頓甚至愛因斯坦(他假設光速恆定,萬一宇宙是時間流逝速率恆定呢),我們是不是可以也把他們列為日心說的演進呢(話還真不能說絕了,還有觀點說,整個宇宙其實是太陽系的平行宇宙實體化,或者是引力透鏡下的不同投影,玄學不在此討論範圍),科技在進步,我們離真理越來越近,或許某天,當我們觸及到真理的本源時,真的有個白鬍子老頭坐在蘋果樹下,揮著手,帶著伊甸的口音,打著招呼呢, ?? ???????? (希伯來語,你好,百度來的沒準,嘿嘿)。
以上僅僅是個人的有點不著邊際也沒有實際驗證的臆想,不對之處,望指正,謝謝。
以上。
因為物理學家們弄錯了,光速和引力速度才是宇宙的背景狀態,他們都是「0」
這裡面有個很有意思問題?空間是怎樣來的時間又是怎樣產生的?那麼量子糾纏是不是可以說超越了空間和時間 也就是超越了光速.
我也不是很懂,但現在還沒有懂的人來答,我就先佔個坑吧。
其實是它們都達到了自然界的極限速度,即相互作用的最快傳播速度,這麼想是不是更自然了?
此事必有蹊蹺,均為光速這一現象背後一定隱藏著一個天大的理論。且等當代愛因斯坦推出以饗眾人。
電磁波和引力波的本質完全不同。
所以說……速度都是光速,也得不出什麼結論啊……
主要是目前無法從根源上得知為何引力場,或者說時空的彎曲變化會以光速傳播,非得深入研究才行吧。
簡單來說,這是MATRIX的架構師在程序的開頭通過一系列 #define 來定義的
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