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引力波(引力波探测卫星)

阿信2023-04-14生活资讯42

本篇文章给大家谈谈引力波,以及引力波探测卫星对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

引力波是什么?

引力波在广义相对论里,是时空本身的涟漪,是由带质量物体的加速度运动所生成。由于广义相对论限制了引力相互作用的传播速度为光速,因此会产生引力波的现象。相反地说,牛顿重力理论中的相互作用是以无限的速度传播轮隐,所以在这一理论下并不存在引力波。 在1916年 ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。

1974年,拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现赫尔斯-泰勒脉冲双星。这双星系统在互相公转时,由于不断发射引力波而失去能量,因此逐渐相互靠近,这现象为引力波的存在提供了首个间接证据。2016年2月11日,LIGO科学团队与处女座干涉仪团队共同宣布人类对于引力波的首个直接探测结果,其所探测到的引力波是源自于双黑洞并合。2017年,莱纳·魏斯、巴里·巴利许与基普·索恩因成功探测到引力波,而获得诺贝尔物理学奖。

2017年10月16日,全球数十家科学机构联合宣布,从约1.3亿光年外,乱桐备科学家们首次探测到壮丽的哗毁双中子星并合产生的引力波,及其光学对应体。

引力波是爱因斯坦在广义相对论中提出的,即物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动。通俗地说,可以把它想象成水面上物体运动时产生的水波。但是,只有非常大的天体才会发出较容易探测的引力波,如超新星爆发或两个黑洞相撞时,而这种情况非常罕见。因此,相对论提出一百多年来,其“水星进动”和“光线偏转”等重要预言被一一证实,而引力波却始终未被直接探测到。

引力波有宇宙初生时的“啼哭”之称,它自宇宙诞生后便一直四散传播,现在可探测到的余响能量非常小,被称为“随机引力波背景”。在“激光干涉引力波观测台”中,科学家便是努力在长达4公里的激光光线中,寻找“随机引力波背景”带来的比一个原子核还小的扰动。

引力波是什么意思?

引力波,在物理学中是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。换句话说,引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波。

引力波更为有趣的是,它能够提供一种观测极早期宇宙的方式,而这在传统的天文学中是不可能做到的,因为在宇宙再合并之前,宇宙对于电磁辐射是不透明的。所以,对于引力波的精确测量能够让科学家们更为全面的验证广义相对论。

引力波的意义:

通过研究引力波,科学家们能够区分最初宇宙奇点所发生的事情。原则上,引力波在各个频率上都有。不过非常低频的引力波是不可能探测到的,在非常高频的区域,也没有可靠的引力波源。

引力波在不断游姿的通过地球;然而,即使最强的引力波效应也是非常小的,并且这些源距离我们很远。比如GW150914在最后的剧烈合并阶段所长的引力波,在穿过13亿光年之后到达地球,最为时空的涟漪。

也仅仅将LIGO的4公里臂长改变了一个质子直径的万分之一,也相当于将太阳系到我们最近恒星之间距数磨巧离改变了一个头发丝的宽度。这种极其微小的变化,如果不借用异常精密的探测器,我们根薯键本是探测不到的。

引力波是什么 引力波的解释

1、引力波,在物理学中是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。换句话说,引逗孙力凳袜波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波。

2、1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引山粗链力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。

简说“引力波”

引力波是一种物理概念。

顾名思义,它指的是一种波。只不过是一种因时空弯曲而产生的波,以波的形式从源头向外传播,并以引力福射的方式传播能量。

引力波是爱因斯坦在广义相对论中提出的,他说物体在加速运动中会扰动时空,这种扰动就表现为引力波。

再形象一点,你可以这样去想象,向一个平静的湖面上扔进一颗石子,在石子掉进湖面的那个点便会有一圈一圈的涟漪荡漾开去,这是石子撞击(扰动)水面时产生的水波。引力波也类似于水波,只不过它是由天体在时空中的运动产生的,不象水波这样能让我们直观的看到,而且只有非常大的天体产生的引力波才有可能被探测到。比如超新星爆发或者黑洞与黑洞相撞的时候,但这种场面实在是太罕见了,难以遇到。所以,郑誉引力波提出一百多年来,却始终没有被直接探测到。

理论上,引力波从宇宙诞生时就应该出现了,并一直在宇宙中四散传播。只是经过了这么久的衰减,现在的能量可能非常弱了,这被科学家称做“随机引力波背景”。科学家在一个叫做“激光干涉引力波观测台”中,一直在4公里长的激光线内寻找这种比原子还小的空间扰动。

引力波的主要性质是:它是一种横波,传到足够远后为平面波;有两个独立的偏振态;它具有一定的能量;在真空中以光速传播等。

既然引力波本身携带有能量,理论上它就应该可以被探测到。又为什么一真没有探测到呢,科学家分析引力波的强度普遍很弱,物质对它的吸收效率又极低,想要直接探测到它是极为困难的。所以天文学家又想到了一种间接方法来验证它的存在。

比如:双星系统相互公转、中子星自转、超新星爆发,黑洞的形成、碰撞和捕获物质等过程,它们都能辐射出较强的引力波。不过这些现象都难遇,但宇宙这么大,存在这么久,在历史上某些地方一定发生过类似的事件。所以在地球上观测到很强的引力波可能是来自很远且很古老的某个事件,在这个事件中大量的能量发生剧烈移升好动。这样剧烈的波动会造成地球上各处相对距离的变动,但这些变动是极小极小的。如果以LIGO引力波侦测器的能力来说的话,它要侦测出小于一颗质子直径千分之一的变化来。这难度高吧。

爱因斯坦在广义相对论中描述道:具有质量的物体会弯曲时空。这就好比在一张紧绷的床单中心放入一个铁球,铁球会使床单向下塌陷。时空弯曲类似于这样,就像湖面上泛成的波纹,传播得越远,其能量会逐渐衰弱。当它们抵达地球时,可能已经变得非常之弱了,但也不是说完全探测不到。

由于引力波的穿透能力非常强,它所携带的信息可让科学家“直接观测”到超新星爆炸、伽马射线暴以及黑洞和其它宇宙中隐藏的秘密。能够探测到引力波会是一件具有重要意义的事。

爱因斯坦说引力波是物体加速运动时给时空带来的扰动现象。而新发现的事实是,引力波其实是引力场本身的属性。它无处不在,在整个宇宙范围内随处都有,只是随着引力场强度的不同而不同。它也不是什么过去遗留下来的,而是引力场场强的另一种表现。

有科学家认为引力波的波长实际是频率极低的长波,正是因为这样才导至一直没有探测到引力波的存在。就是当初把它的性质搞错了,方向搞反了,它的波长不是如何的短,而是如此的长,所以才探测不到。其实引力波是可以随时随地就可以检测到的,对应着此时此地的引力场强度或重力加速度,就可以探测到相应的引力波的波长和频率。

早在1959年,美国马里兰大学教授韦伯发表了证实引力波存在的消息,这引起了世界物理学界一阵狂热。韦伯等人制造了6台引力波检验器,分别放在不同地点进行长期的检波记载。结果发现在各台检波器上都记录到一种相同的、不规则的“扰动”,并且证明它不是由声波、地震、电磁或宇宙射线干扰等引起的,据此,他们认为“不能排除这就是引力波”。然后,许多他国科学家也开始采用各种方法想要证实引力波的存在,但始终没有吵丛铅得到肯定的结果。

虽然引力波并未被“直接”观测到,但已经有明显的“间接”证据支持它的存在。随着科技的进步,射电望远镜的出现让美国天文物理学家泰勒等人发现了一个双中子星系统——脉冲射电源。根据广义相对论计算,双星快速互转会发出引力辐射,它们的轨道周期就会因此而变短,1980年,他们采用精密的射电仪器测得两颗紧密而快速相互绕转的中子星,其渐进式的轨道变化率刚好就是广义相对论所描述的值。这可以最简单的解释为:广义相对论一定是对这种系统的重力辐射做出了准确的推导才会如此相同。这可以说是引力波的第一个定量证据。上述消息传开,引起物理学界的极大震动。科学家们信心倍增,因为对引力波的探测不仅可以进一步验证广义相对论的正确性,而且将为人类展现出一幅全新的物质世界图景,茫茫宇宙,只要有物质,到处都有引力辐射。

因此,各种各样的引力波探测器陆续出现。经过科学家们的不懈努力, 2015年12月26日,美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号;这是继2015年9月14日探测到首个引力波信号之后,人类探测到的第二个引力波信号。紧接着,在2017年8月17日,激光干涉引力波天文台和室女座引力波天文台首次发现双黑洞并合引力波事件。

至此以后,引力波被科学界证实,它的确真实存在。

在以后,对引力波的研究必将进入一个更深的层次,它将引领我们去解开更多的宇宙奥秘。

什么是引力波?

科学家们第一次探测到引力波是来源于两态差个黑洞,在2015年9月14日,这两个黑洞相撞了,这两个质量大过太阳三十倍的存在,相互环绕了几百年,在这几百年的时间里,它们彼此不断靠近,环绕的速度也在不断加快,最终,相撞、合并,形成了一个更大的黑洞。

引力波,就是这两个家伙碰撞前最后的零点几秒,在整个宇宙发出的震动(以光速),经过亿万年以后,在地球被检测到了。这个检测信号被检测到的时间非常短暂,仅有0.2秒。

那么,引力波到底是什么?这就要从引力说起,大家对引力都不陌生,宇宙中无处不存在引力,甚至许多的天文怪象都源自引力。引力,促使两个存在相互拉扯,可以说,你就在拉着地球、月亮、太阳和每一颗星星,而它们也无时无刻在拉着你。物质的质量越大,那么它所存在的引力就越大,两物质距离越远则相互受到的引力越小,反之就越强。这样的,引力引起的波动或反应或变化,就是引力波。为什么许多人形容引力波用水波,因为引力波就是从引起的核心之处向外传播。

但是,小伙伴们千万不要因此把引力波的产生之放在一个平面上去看。爱因斯坦在相对论中提出时说到,他想象引力以曲线传播的平面是时空,物质在时空中造成凹陷,我们可以想象,一个球,放在一个床垫上产生一个凹陷,物质也会在时空 中使得时空产生凹陷,这时候,如果有一个质量更加大的球出现。那之前那个小球就会往大球这边滚动,就好像被吸引了,在时空中,物质越大,凹陷越深,引力越强,当凹陷产生移动,就会引起时空的波动。

如果我们的身体足够敏感,就可以感受到引力波。我们会感受到身体被垂直压缩的同时在 被向 一侧拉伸,而下一秒又马上会在水平压缩的同时也向上向下,当引力波穿过你时,这样的情况就会反复发生。但通常这种拉伸非常小,我们根本无法感受到。所以,科学家们建立探测器,去捕捉引力波。

现如今,引力波探测器已经遍布全世界。一旦探测到引力波,毁闭亏科学家们就可以提取到波源的信息。这就像特殊的频率接收器,频率在我们身边产生,而我们无法感知到。也像一个收音机,无线电波在四周流动,我们却毫无感觉,也无法听到播放的音乐。提取音乐需要合适的探测器。引力波探测器探测信号发送给科学家,以研究数据,从而获取一定的信息。我们可以用扬声器播放信号来听取引力波,那两个黑洞碰撞的声音就像噪音般的啾啾声,科学家称其为滑动口哨声。

在2016年,引力波的发现轰动的全世界。为什么会造成如此巨大的轰动?其一,其证实了爱因斯坦一百年前的预言,许多的重大科学事件并未被同时代的人所认同,引力波被探测就是一个例子。这一重大的发现,填补了广义相对论的缺失。光线的弯曲等广义相对论的预言都被证实,如今,引力波也被证实,这使得广义相对论真正得到了完整。其二,引力波探测器为人类 探索 宇宙带来了新思路和新方向,一种新的探测器的产生,使得我们人类 探索 宇宙的维度再度得到了拓展。最后,这也意味纤神着,人类对宇宙微波背景辐射的测量进入了新的旅程。

ps:今天关于引力波的一些浅说浅谈就告一段落,这里小楼为大家推荐两部相关的书籍《终极理论之梦》和《爱因斯坦尚未完成的交响乐》,对爱因斯坦、对相对论、对引力波等有兴趣的小伙伴可以去阅读,希望能带给你一个好的阅读体验。

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