引力波和物質波有何異同?


【掀開白大褂,裙裙來掀開引力波和物質的超短裙】

首先,引力波和物質波是完全不相干的概念!就像是「北京人」和「心上人」的關係一樣。

大家最近幾年再次聽到「引力波」和「物質波」這兩個詞,應該是源於民科郭英森在《非你莫屬》上的一些言論。

當然,郭英森不過是把聽來看到的一些、自己也不是真的理解的物理學概念混雜在一起,自己也沒能講清楚。

不過裙裙得指出,什麼「正物理學」「統一物理學」可能是他自己造出來的詞,物理學中沒有這種說法。

愛因斯坦在廣義相對論中預言了引力波,那是在1916年,整整100年後,也就是2016年,科學家證明了引力波的存在,也成了當年的大新聞,而且在2017年相關的研究繼續搶熱點。

引力波,一般都說是時空的漣漪,如果時空是水,引力波就像水波一樣傳開。引力波是時空本身變化的傳播。其實就引力波的傳播形式,並非像水波一樣上下起伏,而更像是果凍那樣,先矮胖再高瘦的變化,如圖:

(裙裙ps比較渣,大家將就看)

那空間為什麼會「變形」?難道我們感覺不到嗎?我們確實感覺不到。

這個空間「變形」,科學家稱為時空彎曲,在廣義相對論中,有質量的物體之所以會相互吸引(萬有引力),是因為有質量的物體能讓周圍的時空彎曲,就像鐵球在海綿上壓出一個坑,坑邊上的小木球就會滾到坑裡,所以產生引力的效果。

因為引力很微弱,我們都感覺不到,即使是兩個黑洞相撞產生的引力波,也需要目前最精密的以期才能檢測到。而且就在你看這些字的同時,就有很多引力波穿過,但由於太過微弱,我們完全不知道。(其實裙裙也不知道,即使引力波很強力,我們能不能感知到。)

而物質波,也稱之為德布羅意波,是科學家德布羅意提出的。

但物質波屬於量子力學範疇。量子力學的建立過程就是對物質波的認識過程。

愛因斯坦最初提出光量子的概念,提出光有波粒二象性,即原本認為是一種波的光,也有粒子的性質。德布羅意則認為,構成物質的粒子也具有波的性質,並在愛因斯坦的狹義相對論基礎(主要是質能守恆公式)上,推導出了物質波公式。後來證實,這個公式適用於任何宏觀物體和微觀粒子,所以物質這種波的屬性稱為物質波。

物質波是一種概率波,即物質在空間任何一點可能出現的幾率,最開始的研究對象是電子這類微觀粒子,比如電子在原子核外的分布呈概率雲分布,在某些位置出現的概率大,在某些位置出現的概率小。但在宏觀世界上基本可以忽略,所以之前一直沒有被科學家發現。

引力波和物質波,對於我們直觀感受來說,相似點可能是,它們都時時刻刻無處不在,但我們都感知不到。當然對我們生活也沒有任何影響,因為它們在宇宙誕生後就存在了,要有什麼影響,我們也已經完全適應了,或者是我們需要的影響。


應該不是同一種東西。根據廣義相對論,引力,實際上是有質量周圍產生的空間彎曲的表象。那麼引力波,是物體發生變化引起的空彎曲的漣漪。需要說明的是,引力波極其極其微弱,需要超大質量物體發生變化時,大到宇宙天體例如兩個黑洞合併,其超大的質量變化產生的引力波,才能在地球上用極其精密的儀器測出(利用激光干涉),所以很多民科也聲稱自己發現的「引力波」,根本就是騙眼球。物質波,顧名思義,物質本身也是一種波,例如電子可以看做是粒子,在雙縫實驗中,會發生自我干涉,表現為波。以上是我對這兩個波概念的理解,不對之處請指正。


好像大家都一知半解,我們猜想有引力波,我們設計了一個儀器接受引力波,儀器有了反映,我們就說監測到了引力波。這個邏輯有必然性嗎?引力波應該有什麼與眾不同的特點?我們檢測到的東東有什麼與眾不同的特點?...全文


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