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引力波究竟是如何工作的呢？你感受到引力波的存在了吗？

作者：菜叶时间：2022-08-24 13:54

简介：引力不仅仅是一种把东西粘在一起的力。通过我们对广义相对论的理解，我们知道引力可以产生引力波，或者在时空

【菜叶百科解读】

　　引力不仅仅是一种把东西粘在一起的力。通过我们对广义相对论的理解，我们知道引力可以产生引力波，或者在时空结构中产生涟漪。

　　但是这些引力波究竟是如何工作的呢？

　　在形成广义相对论后不久，阿尔伯特·爱因斯坦意识到引力可以产生波。然而，他很快就对自己的结论产生了怀疑。引力波存在的认识来自广义相对论的简化形式，爱因斯坦不知道引力波是真实存在的还是只是简化过程的产物。

　　众所周知，广义相对论的方程很难求解，因此即使是爱因斯坦也对此含糊其辞也就不足为奇了。物理学家花了几十年才得出广义相对论确实支持引力波的确切结论。换句话说，它们确实是一个真实的东西。

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　　宇宙中几乎所有做任何事情的事情都会产生引力波。只需要一点点摆动，引力波几乎与任何其他波都有共同之处。如果你在水中摆动，就会产生水波。如果您的语音盒四处摆动，就会产生声波。如果你摆动一个电子，就会产生电磁波。要产生引力波，您需要做的就是使质量加速。

　　这些波以光速从源头向外传播，是重力作用下的文字波纹。当一个引力波穿过你时，你会被拉伸和挤压，就像一只巨掌在玩弄你一样。

　　你感受到引力波的存在了吗？

　　尽管宇宙中几乎所有的东西都一直在产生引力波，但你并没有真正注意到它们。到目前为止，重力是自然界四种基本力中最弱的一种。即使引力比它强十亿十亿倍，它仍然比任何其他力弱几个数量级：弱力、电磁力和强力。引力波更弱；它们是正常重力之上的微小扰动。

　　这也意味着你可能通过挥舞手臂而产生的引力波几乎完全不存在。要严重削弱时空，你需要一些严重的质量和能量行动——比如黑洞碰撞、中子星粉碎、超新星、吞噬整个恒星的巨大黑洞，甚至是大爆炸早期释放的混沌力量。

　　如果你在两个黑洞合并的半英里范围内，发出的引力波将足以将你撕裂。但如果你在几百里之外，它甚至不会让你脖子后面的头发竖起来。

　　从我们在地球上的有利位置，距离这些灾难性事件数百万或数十亿光年，引力波的振幅不大于质子的宽度。

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　　引力波的极端弱点是为什么花了将近四分之一世纪的技术发展才探测到它们。但是在2015年，激光干涉仪引力波观测站(LIGO)证实了首次对引力波的直接探测。那个特殊信号的来源是14亿光年外的两个合并黑洞。

　　引力波的弱点有一个好处：由于引力非常微弱，引力波几乎不与物质相互作用，因此它们可以在整个宇宙中自由传播而不会散射或被吸收。这也意味着我们可以看到我们通常看不到的东西。

　　如果两个黑洞在太空中间相撞，我们怎么能真正看到它们？如果它们在碰撞过程中不发出任何形式的电磁辐射，整个过程对我们的望远镜来说是不可见的。但是这些碰撞以引力波的形式释放出大量的能量——通常比宇宙中所有恒星产生的能量总和还要多。

　　自 2015 年首次确认探测以来，LIGO 和 Virgo——它在意大利的兄弟天文台——已经确认了四打以上的黑洞碰撞。我们已经从偶尔的引力波探测转变为一个成熟的天文学分支。这些微妙的振动为下一代天文学家开启了对宇宙内部运作的洞察力和新发现的奥秘。

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