真的有引力波嗎?


題主標題與描述部分問的是兩個問題,當然首先是標題的問題:真的有引力波嗎?如果沒有引力波那麼第二個問題「真的可以用引力波傳遞信息嗎?」就不成立了。

我先來回答第一個問題,引力波在最近幾年可謂是科學界(天文學)大紅大紫的事件,自美國科學家於2016年2月11日宣布他們成功的在2015年9月14日使用LIGO探測到首個來自太空深處的引力波信號之後,引力波信號一次次的LIGO探測到。當然關於引力波探測事件最具有轟動意義的事件是編號為GW170817的引力波,因這這次與前幾次有著完全不同的意義。

簡單來說就是前幾次的引力波信號都是來自遙遠的雙黑洞合併產生的引力波,由於黑洞算是宇宙的終極殺手,引力強大到了變態的地步以致於光(電磁波)也難以逃脫,所以雙黑洞合併發出的引力波可以被LIGO探測到,這隻能算是聽到了黑洞合併的聲音,但沒有看到。而GW170817是首次探測到的雙中子星合併,中子星的引力雖然也非常強大,但還沒有強大到黑洞的變態地步,所以雙中子星合併時產生的劇烈的伽馬射線暴可以逃脫出來,這樣我們在探測引力波信號的同時還可以通過其他手段觀測這些伽馬射線暴,這就算是看到了雙中子星的合併,當然GW170817事件還不是很完美,因為這次事件雖然有伽馬射線,但非常微弱遠遠沒有想像中的強度,另外伽馬射線與引力波之間還存在一個延遲,這也讓很多對引力波存在疑問的人質疑引力波是否真的存在。

引力波簡單的解釋就是引力引起的波動,無論用牛頓的萬有引力還是愛因斯坦的相對論引力波都是真實存在的,只不過兩者的解釋會稍稍不同而已。

現在回答題主的第二個問題,真的可以用引力波傳遞信息嗎?事實上目前來說對引力波還處於探索階段,想要使用引力波來傳遞信息我們就需要知道引力波是怎麼回事,引力波與聲波、光波(電磁波)完全不同,因為引力波具有無法被屏蔽、信號強度會隨距離的增大成平方比例衰減,所以在目前來說引力波用於信息的傳遞是不現實的。

例如以GW170814為例:LIGO和VIRGO宣布探測到新的引力波事件,一個31倍太陽質量的黑洞和一個25倍太陽質量的黑洞,並和成53倍太陽質量的黑洞,距離我們約為18億光年。在兩個黑洞合併前是56個太陽質量,距離我們18億光年。這兩個黑洞對地球上1千克物體A的引力是F=G*56太陽質量*1/(18億光年*18億光年),這個引力的大小相當於物體A相距1000公里處一個0.38毫克物體對A的引力。

如此巨大的兩個黑洞產生的引力波傳遞到地球時,它們產生的波動僅相當於0.38毫克物體產生的引力波,可以想像是多麼的微弱,而在地球上無時不刻的存在的各種各樣的引力波信號,想要從這些形形色色的信號之中找出你想要的那一個可以想像難度是多麼的大,所以目前來說還不能用引力波傳遞信息。(全文完)謝謝閱讀。


謝謝邀請。看似一個簡單的問題,然而在真正相信引力波存在卻是經歷了一段非常長的時間。讓我們來簡單看一下引力波研究的歷史。在1915年愛因斯坦提出廣義相對論之後的幾個月,愛因斯坦本人就對他提出的場方程做了一些簡單的近似之後,得到了一組波動方程解,這就是我們現在知道的引力波解。然而因為這個波的振幅極小,所以愛因斯坦開始並不是很確信這個波真的存在。而之後,愛丁頓證明了愛因斯坦引力波解當中,三個當中兩個是因為坐標系轉換的效應,並不是真實存在的,所以對於第三種引力波也就更是持懷疑態度了。到了30年代的時候,愛因斯坦和他的學生還進一步寫文章說引力波在廣義相對論的框架之下是不太可能存在的。然而在審稿的過程當中,審稿人發現文章當中存在著嚴重錯誤,最後引力波其實還是應該可以存在的。最終說服了愛因斯坦修改文章並且發表。等到了50年代的時候,在一次引力大會上,著名的物理學家費曼通過粘珠思想實驗,最終讓大家相信引力波是可以攜帶能量,並且也是可以存在的。在此之後,才真正地掀起了探測引力波的熱潮。在之後的十多年當中,最為知名的引力波探測人員莫屬於美國馬里蘭大學的韋伯教授,他所使用的是共振棒,但是很遺憾的,並沒有其他科學家能夠重複韋伯教授的探測,所以後來均被證明是假的探測結果。這讓引力波探測陷入了低估。然後在1974年的一個非常偶然的發現,有為引力波探測注入了新的能量,這就是雙中子星系統的發現,這個系統表現出公轉的周期在遞減,最後發現只能利用引力波輻射的理論得到完美解釋,間接驗證了引力波的存在。正因為此法現,兩個發現者在1993年的時候分享了諾貝爾物理學獎。因為韋伯的共振棒失敗了,所以之後的科學家就想用其它的方式探測引力波,其中就包括MIT的Weiss教授,他想到可以利用激光干涉的方式。之後和加州理工學院的Kip Thorne聯合,最終在90年代開始建設我們現在知道LIGO探測器,在2000左右建成,經過10年左右的運行,然而並沒有探測到。之後又進一步對設備升級,最終在2015年9月14日,探測到了來自於13億光年之外的引力波,所以真正地確認了引力波的存在。

引力波的信號當中攜帶了很多的信息,通過擬合引力波形,我們可以知道產生引力波系統的很多信息,比如黑洞的質量,轉動速度等等。所以引力波不僅僅傳遞了一些能量,也告訴我們宇宙當中天體的眾多信息。

《三體》小說當中也提到了引力波,可以用來向其他生命傳遞信息的一種工具。儘管引力波是可以攜帶信息,但是因為引力產生非常困難,所以把它當做一種交流信息的工具的話,是不太現實的。


我認為有攝動而沒有波動,但不可能像專家所描述的觀察到或測量到了引力波為證據。宇宙中物質的形式都是以能量促使質量在空間的聚合和分離為表現的,而能量質量聚積是力的作用,分離為波的形式,而力為矢量,既有方向的量,屬場能,作用具有直接性,無時差,就像你手上系根繩子,一頭固定一鐵球,鐵球的力通過繩子直接作用於你的手是沒有時差的,為什麼講引力它有攝動性呢?因為所有星球都是在宇宙空間懸浮著和運動著,相對距離時刻在變化著,距離的變化就帶來了力的攝動,就像拉皮筋樣。力是直接的作用,當兩棵相距100億光年的超質量的星體相碰時,兩者的撞擊力是有時間過程的,但力不會以引力波的形式向外傳播,只能以輻射能的形式向外傳播,而你現在看到的相撞是100億年前的事,該事件100億年後還會等在原處等你測量?


推薦閱讀:

力的本質是什麼?
那些飛入眼睛的灰塵、沙粒、小蟲最後都去哪裡了呢?
桃子和杏子有什麼區別?

TAG:物理 | 科普一下 | 科學 | 引力波 |