【菜科解读】

电磁波和引力波的波动方程在闵可夫斯基4维时空中的洛伦茨不变表达式是类似的。

如果不是考虑波源的辐射性质，只研究两种波在自由真空中的传播性质的话，两个方程的形式完全一样：

光速的定义

上图中的电磁波和引力波方程，数学形式完全一致，因此，两种波传播的速度都是两个方程中的常数c。

这儿c指的是光速。

光在本质上也是一种电磁波，所以，电磁波的速度是光速毋庸置疑，但读者可能会产生疑问：引力波的速度为什么也是光速呢？

并且，从物理史的角度考虑，光（或电磁波）的速度最开始是从麦克斯韦方程组推导出来，用电解质和磁介质的参数计算而得到，上图中最下面方框中的公式。

从那两个公式看起来，似乎光速c只应该是电磁波的“专利”，因为它与物质电磁性质的参数有关。

引力波似乎与介质参数搭不上架。

但是，在爱因斯坦建立的狭义相对论中，对光速的理解已经不一样了。

狭义相对论认为光速不变，因此，光速c作为一个普适的、与电磁场无关的基本物理常数进入到理论物理的方程中。

所以，当表达物理定律的方程被写成4维空间的相对论洛伦茨不变的形式时，往往都包含了c作为一个物理常数。

（图片来自网络）

不过，所谓“光速”，有其原来的物理意义。

首先，它是光（电磁波）在真空中的传播速度，是可测物理量。

再则，从经典电磁理论中根据安培定律等实验中总结的规律，它又可以从介质参数（真空的电容率ε0和磁导率μ0）计算出来，而这些参数也是可以测量到的。

测量总有误差，可测物理量中有一些被规定为基本物理量。

爱因斯坦的相对论则将光速作为信息及能量传输速度的极限，将光速不变作为基本假设。

这些有关理论、实验、测量、度量标准等等问题，有时会产生一些互不相容的矛盾之处，或者造成定义循环。

在此我们略去历史细节不谈，只介绍目前所使用的有关“光速”的结论。

在1983年17届国际计量大会上，将数值c=299792458米/秒，作为光速的“定义”。

这个数值与当时认为最精确的测量值一致，但又不同于测量值。

测量值有误差范围，测量值将随着时间而更新，这个数值却是一个固定的整数，被定义为c。

所以，c是一个没有误差的“精确值”，虽然我们仍然把它叫做光速。

光速的值固定了，时间和长度又怎么办呢？时间的基准使用铯的辐射周期，即将铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁相对应辐射的9192631770个周期持续的时间定义为一秒。

（用铯-133原子定义“1秒”）

有了“c”和“1秒”的定义之后，再反过来定义“1米”，即 “1米是光在真空中1／299792458秒的时间间隔内所经路程的长度”。

总之，后来我们放到物理方程中的“c”，已经不仅仅是一个与“电磁”作用相关的物理量了。

“光速”居然被定义成了一个整数！物理学家们已经把光速转换成了一个固定值，把它当成了一把标准的“尺子”来使用。

因此，引力波满足的波动方程中的c，是一个物理基本常数（299792458m/s），不是从测量光速得到的，也不是从真空电容率和磁导率计算而来，而是被“定义”的。

引力波h（度规张量的变化）在真空中传播时，可以分解成平面波的叠加：

h = A*exp(ikx)，其中A 是振幅，k是4维波矢量，x是时空坐标。

将上式代入波动方程中可得到k的基本性质：Kx2+ky2+kz2-k02/c2 = 0，说明k是一个沿着光锥的矢量，即引力波的速度等于c（定义的光速）。

（引力波。

图片来自网络）

引力波经过物体时，引起和潮汐力类似的效应。

在广义相对论中，人们将由于引力不均匀而造成的现象统称为潮汐力。

当引力波通过物体时，传过来的是时空度规的变化，也等效于造成物体的不同部分经受不同大小的引力，所以，引力波对物体的影响类似于潮汐力。

或者说，潮汐力可以由引力波产生。

但是，我们通常所说的地球表面海洋的潮汐现象，是因为月亮对地球的引力不均匀而形成的，是一种引力造成的效应，但不是引力波，也并不是引力波造成的。

也就是说，我们在地球上观察到的潮汐现象与“引力“有关，但与“引力波”无关。

海洋的潮汐现象用牛顿万有引力或者广义相对论都可以解释。

好诡异的景象！科学家：土卫六上存在“慢速推进的巨浪”

广告 好诡异的景象！科学家：土卫六上存在“慢速推进的巨浪” 9:37 广告 广告 广告 了解详情 > 会员跳广告 首月9.9元 秒后跳过广告 开通搜狐视频黄金会员，尊享更高品质体验！ 1080P及以上画质仅为黄金会员专享> 开通/续费会员 抱歉，您观看的视频加载失败 请检查网络连接后重试，有话要说？请点击 我要反馈>> 正在切换清晰度... 播放 按esc可退出全屏模式 00:00 00:00 00:14 广告 只看TA 高清 倍速 剧集 字幕 下拉浏览更多 5X进行中 炫彩HDRVIP尊享HDR视觉盛宴 超清 720P 高清 540P 2.0x 1.5x 1.25x 1.0x 0.8x 50 哎呀，什么都没识别到 反馈 循环播放 跳过片头片尾 画面色彩调整 AI明星识别 视频截取 跳过片头片尾 是 | 否 色彩调整 亮度 标准 饱和度 100 对比度 100 恢复默认设置 关闭 复制全部log 微风即可在土卫六上激起巨浪，但推进速度极慢。

同样的微风可以在土卫六表面激起巨浪，却仅够在地球上泛起涟漪。

Schneck / Ashton et al. 麻省理工学院（MIT）博士生 Una Schneck 等人，近日在《地球物理研究：行星（Journal of Geophysical Research: Planets）》杂志上刊发表了一篇文章，称他们开发了一个名叫“行星波浪（PlanetWaves）”的新模型，可以精确描述地球之外天体表面液体形成的波浪形态。

据称该模型综合考虑了行星的气压和液体的特性，包括其密度、粘度和表面张力——这些参数能够量化波浪在形成过程所受到的阻力——而非仅考虑行星的引力。

研究人员发现，在地球以外的天体表面，波浪的形态和强度可能与地球迥然不同。

仅够地球泛起涟漪的微风，在土星的卫星土卫六（Titan）表面，却能掀起高达3米的巨浪。

同样的微风可以在土卫六表面激起巨浪，却仅够在地球上泛起涟漪。

Schneck / Ashton et al. 研究人员称，人们可能已经习惯了地球上特定的波浪形态，但通过这个模型，我们可以非常直观地看到在不同的液体、不同的大气和不同的引力条件下波浪运动方式的差异，而这种差异很可能会挑战我们的直觉。

土卫六是迄今为止已知地球以外唯一一个表面存在大量液态物质的天体。

但土卫六表面的液体并不是水，而是油性的甲烷、乙烷等碳氢化合物（烃类物质）。

这些物质只在-179℃的极寒环境中才保持液态。

但是迄今为止事实上没有人直接看到过土卫六表面的这些湖泊或海洋，要想知道那里会产生什么样的波浪，只能靠模拟。

研究人员通过模拟发现，由于土卫六的引力仅为地球的14%，其湖泊或海洋中液体的密度较低，且更易流动，因此仅够地球泛起涟漪的微风，也能在那里掀起3米高的巨浪。

所以如果我们站在土卫六的海边，可能会看到这样一幕超现实主义的景象：尽管迎面而来的只是轻柔的微风，海中却已掀起巨大的波浪——更让人感觉诡异的是，这些巨浪却在以非常慢的速度缓缓移动，其推进的速度像是慢镜头。

由此也引出了另一个让人好奇的谜——在地球上，海浪的长期拍打，会对海岸构成严重侵蚀——那么在土卫六上，这些“巨浪”是否也有同样的能力？ 如果我们将地球和土卫六进行比较，会发现在地球表面，河流入海口通常有所谓的“三角洲（Delta）”；

但在土卫六上，尽管也有河流和海岸线，却几乎看不到类似三角洲的地貌。

这种差异是否与波浪的差异有关？ 了解这种差异，也有助于工程师设计出能够在土卫六湖泊或海洋表面漂浮的探测器。

这样的探测器必须能够承受“当地”海浪的冲击。

此外，尽管火星表面现在已经没有液态水，但在几十亿年前，却并非如此。

通过该模型，研究人员发现， 当时仅需较小的风力，就可在液态水的表面掀起波浪；

而随着火星大气层的逐渐散失，其表面气压和温度下降，在此过程中产生波浪所需的风力也越来越强。

在太阳系以外，行星 LHS 1140b 位于宜居带，它的密度表明其有高达 19% 的含水量。

LHS 1140b 是一颗“超级地球”，其引力比地球强得多。

那里如果有海洋，那么在相同风速下产生的海浪要比地球上小得多。

一个更为奇异的范例可能是 Kepler-1649b——这颗酷热的系外行星，其引力强度与地球相近，且大气环境可能与金星差不多——富含大量硫酸。

如果 Kepler-1649b 表面存在硫酸湖，那么由于硫酸的密度是液态水的两倍，若要在其湖面上掀起硫酸的涟漪，所需的风力要比在地球上强得多。

而巨蟹座 55e（55 Cancri e）表面则可能覆盖着熔岩湖。

熔岩的黏性非常大，与此同时这颗行星的引力也比地球强，所以要在这些熔岩湖表面掀起涟漪，则需要时速近 130 千米的狂风。

土卫六。

NASA / JPL-Caltech 参考 Waves hit different on other planets https://news.mit.edu/2026/waves-hit-different-on-other-planets-0416 Modeling Wind-Driven Waves on Other Planets: Applications to Mars, Titan, and Exoplanets https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2025JE009490

美军“经济狂怒”封锁霍尔木兹海峡，士兵“补给告急”恐先“饿怒”

美伊谈判无果而终，美国总统特朗普推动对伊朗实施海上封锁，发起“经济狂怒”行动，封锁霍尔木兹海峡，试图以此施压迫使伊朗让步。

然而，执行封锁任务的美国一线士兵，却正陷入一场不断加剧的补给危机——餐盘逐渐变空，包裹中断，连基本生活都开始吃紧。

在美伊8日宣布停火数小时后，美军参谋长联席会议主席丹·凯恩曾表示，在伊朗战事期间，美军共消耗约600万份餐食，同时消耗超过95万加仑咖啡、200万瓶能量饮料以及大量尼古丁。

补给线被切断： 美军封锁海峡，自己先遭“封锁” 据报道，部署在伊朗附近的美军舰艇上，食物与生活物资正持续趋紧。

来自“的黎波里”号等舰艇的照片显示，士兵餐盘几乎空空如也，仅有少量碎肉、几片玉米饼以及加工食品。

部分官兵在通讯中提到，舰上物资已开始严格分配，“谁分到多一点就会主动分给其他人”，显示补给紧张已对日常生活产生实际影响。

士兵的餐盘 据悉，“的黎波里”号目前正执行对离开伊朗港口船只的封锁任务，舰上约3500名海军和海军陆战队人员长时间无法靠港补给，且在战备状态下行动范围受限，补给频率明显下降。

在持续高强度部署下，尽管舰艇仍可获得基础口粮，但新鲜食物和生活物资不断减少，饮食质量明显下降。

与此同时，原本用于补充生活物资的军邮渠道，也被突然切断。

在美国、以色列与伊朗相关冲突持续的背景下，寄往27个军用邮编的邮件投递已被无限期暂停。

美国邮政服务于4月初宣布暂时停止向多个海外军用地址寄送邮件，这意味着大量来自家属的补给包裹被迫滞留途中，前线人员失去了一条重要的物资来源。

对此，美国陆军发言人特拉维斯少校表示，目前尚未设定恢复时间表。

他指出，邮件服务能否恢复，取决于民航当局是否重新开放空域，以及战区运输与配送体系是否恢复稳定。

现阶段，所有在途包裹均被集中存放在安全设施中，不会退回寄件人。

补给无法及时送达 士气或跌至历史最低点 补给受阻的影响，正逐渐在个体层面显现。

一名63岁的海军陆战队退伍军人表示，在看到女儿从“的黎波里”号上传来的餐食照片后，他感到震惊。

除食物匮乏外，女儿还反映舰上新鲜食材难以获取，卫生用品也在不断减少。

他随即寄出装有维生素和洗漱用品的包裹，但至今仍未送达。

士兵的餐盘 另一名来自得克萨斯州的母亲也有类似经历。

她为在同一舰艇服役的儿子寄送了价值约1600英镑的补给，但全部滞留途中。

她的儿子在3月11日的信息中写道，舰上物资正在迅速减少，“士气将跌至历史最低点”。

来自美国西弗吉尼亚州的牧师卡伦为舰上人员寄送了22箱物资，邮费高达432英镑。

她表示：“这些食物毫无味道，而且远远不够，他们几乎一直处于饥饿状态。

” 她寄出的包裹中，有6箱已于4月14日抵达东京，但仍因邮政中断滞留在运输途中。

这些寄送的包裹中，除生活必需品外，还包括糖果、饼干、填字游戏书和维生素等物资，用以缓解长期部署带来的身心压力。

类似情况并非个案，危机已蔓延至其他舰艇，包括“亚伯拉罕·林肯”号航空母舰。

据称，在4月中旬的一顿晚餐中，士兵仅分到一块干硬的肉饼和煮胡萝卜。

历史学家指出，战争期间补给与通信网络中断并不罕见，这与1944年诺曼底登陆后出现的大规模邮件积压情况类似。

然而，对于那些看着一箱箱物资滞留家中或途中、却无法送达前线的家属而言，这样的历史经验无法给他们带来任何安慰。