探索引力波有什么具體的作用
在愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論中，引力被認(rèn)為是時(shí)空彎曲的一種效應(yīng)。下面是百分網(wǎng)小編整理的探索引力波的作用，希望對(duì)你有幫助。
探索引力波的作用
在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)，因?yàn)樾碌挠^測(cè)宇宙的方法使用，天文學(xué)已經(jīng)發(fā)生了改革性的變化。天文觀測(cè)最初使用可見(jiàn)光。400多年前，伽利略最早使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。然而，可見(jiàn)光僅僅是電磁波譜上的一小部分，在遙遠(yuǎn)的宇宙中，并非所有的天體會(huì)在這個(gè)特別的波段產(chǎn)生很強(qiáng)的輻射，比如，更有用的信息或許可以在射電波段得到。利用射電望眼鏡，天文學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了脈沖星，類星體以及其他的一些極端天體現(xiàn)象，將我們對(duì)一些物理的認(rèn)識(shí)推向了極限。利用伽馬射線，X射線，紫外，和紅外觀測(cè)，我們也取得了類似的進(jìn)展，讓我們給天文帶來(lái)了新的認(rèn)識(shí)。每一個(gè)電磁波譜的打開，都會(huì)為我們帶來(lái)前所未有的發(fā)現(xiàn)。天文學(xué)家們同樣期望引力波也是如此。
引力波有兩個(gè)非常重要而且比較獨(dú)特的性質(zhì)。
第一：不需要任何的物質(zhì)存在于引力波源周圍。這時(shí)就不會(huì)有電磁輻射產(chǎn)生。
第二：引力波能夠幾乎不受阻擋的穿過(guò)行進(jìn)途中的天體。然而，比如，來(lái)自于遙遠(yuǎn)恒星的光會(huì)被星際介質(zhì)所遮擋，引力波能夠不受阻礙的穿過(guò)。這兩個(gè)特征允許引力波攜帶有更多的之前從未被觀測(cè)過(guò)的天文現(xiàn)象信息。
引力波的基本介紹
這種彎曲是因?yàn)橘|(zhì)量的存在而導(dǎo)致。通常而言，在一個(gè)給定的體積內(nèi)，包含的質(zhì)量越大，那么在這個(gè)體積邊界處所導(dǎo)致的時(shí)空曲率越大。當(dāng)一個(gè)有質(zhì)量的物體在時(shí)空當(dāng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，曲率變化反應(yīng)了這些物體的位置變化。在某些特定環(huán)境之下，加速物體能夠?qū)@個(gè)曲率產(chǎn)生變化，并且能夠以波的形式向外以光速傳播。這種傳播現(xiàn)象被稱之為引力波。
當(dāng)一個(gè)引力波通過(guò)一個(gè)觀測(cè)者的時(shí)候，因?yàn)閼?yīng)變(strain)效應(yīng)，觀測(cè)者就會(huì)發(fā)現(xiàn)時(shí)候時(shí)空被扭曲。當(dāng)引力波通過(guò)的時(shí)候，物體之間的距離就會(huì)發(fā)生有節(jié)奏的增加和減少，這個(gè)頻率對(duì)于這了引力波的頻率。這種效應(yīng)的強(qiáng)度與產(chǎn)生引力波源之間距離成反比。繞轉(zhuǎn)的雙中子星系統(tǒng)被預(yù)測(cè)，在當(dāng)它們合并的時(shí)候，是一個(gè)非常強(qiáng)的引力波源，由于它們彼此靠近繞轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的巨大加速度。由于通常距離這些源非常遠(yuǎn)，所以在地球上觀測(cè)時(shí)的效應(yīng)非常小，形變效應(yīng)小于1.0E-21�？茖W(xué)家們已經(jīng)利用更為靈敏的探測(cè)器證實(shí)了引力波的存在。目前最為靈敏的探測(cè)是aLIGO，它的探測(cè)精度可以達(dá)到1.0E-22。更多的空間天文臺(tái)(歐洲航天局的eLISA計(jì)劃，中國(guó)的中國(guó)科學(xué)院太極計(jì)劃，和中山大學(xué)的天琴計(jì)劃)目前正在籌劃當(dāng)中。
引力波應(yīng)該能夠穿透那些電磁波不能穿透的地方。所以猜測(cè)引力波能夠提供給地球上的觀測(cè)者有關(guān)遙遠(yuǎn)宇宙中有關(guān)黑洞和其它奇異天體的信息。而這些天體不能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)的方式，比如光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和射電望遠(yuǎn)鏡，所觀測(cè)到，所以引力波天文學(xué)將給我們有關(guān)宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)的新認(rèn)識(shí)。尤其，引力波更為有趣的是，它能夠提供一種觀測(cè)極早期宇宙的方式，而這在傳統(tǒng)的天文學(xué)中是不可能做到的，因?yàn)樵谟钪嬖俸喜⒅�，宇宙�?duì)于電磁輻射是不透明的。所以，對(duì)于引力波的精確測(cè)量能夠讓科學(xué)家們更為全面的驗(yàn)證廣義相對(duì)論。
引力波狹義相對(duì)論的預(yù)言
引力波是狹義相對(duì)論的預(yù)言。
關(guān)于萬(wàn)有引力的本質(zhì)是什么，牛頓認(rèn)為是一種即時(shí)超距作用，不需要傳遞的"信使"。相對(duì)論中，愛(ài)因斯坦則認(rèn)為是一種跟電磁波一樣的波動(dòng)，稱為引力波。引力波是時(shí)空曲率的擾動(dòng)以行進(jìn)波的形式向外傳遞。引力輻射是另外一種稱呼，指的是這些波從星體或星系中輻射出來(lái)的現(xiàn)象。電荷被加速時(shí)會(huì)發(fā)出電磁輻射，同樣有質(zhì)量的物體被加速時(shí)就會(huì)發(fā)出引力輻射，這是廣義相對(duì)論的一項(xiàng)重要預(yù)言。
流體力學(xué)中，重力波(gravity wave)是指液體介質(zhì)內(nèi)或兩種介質(zhì)面間的一種波。當(dāng)液體表面或內(nèi)部液團(tuán)由于密度差異離開原來(lái)位置，在重力(gravity force)和浮力(buoyancy force)的綜合作用下，液團(tuán)會(huì)處于上下振動(dòng)以達(dá)到平衡的狀態(tài)。即產(chǎn)生波動(dòng)。
美國(guó)科研人員2016年2月11日宣布，他們利用激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)于去年9月首次探測(cè)到引力波。這一發(fā)現(xiàn)印證了物理學(xué)大師愛(ài)因斯坦100年前的預(yù)言。
狹義相對(duì)論的主要成就;相對(duì)論作為愛(ài)因斯坦終生事業(yè)的標(biāo)志是他的相對(duì)論;提起狹義相對(duì)論，很多人馬上就想到鐘表慢走和尺子縮;狹義相對(duì)論最重要的結(jié)論是使質(zhì)量守恒失去了獨(dú)立性;愛(ài)因斯坦于1922年12月有4日，在日本京都大學(xué);愛(ài)因斯坦說(shuō)：他最初考慮這個(gè)問(wèn)題時(shí)，正是學(xué)生時(shí)代，;愛(ài)因斯坦有機(jī)會(huì)讀了洛倫茲在1895年發(fā)表的論文，;中速度相加原理相違背;狹義相對(duì)論建立后，愛(ài)因狹義相對(duì)論的主要成就。
引力波是不是電磁波
不是。
電磁場(chǎng)是電磁相互作用的.效應(yīng)，引力波是引力的效應(yīng)。
電磁波表現(xiàn)為電磁場(chǎng)的振動(dòng)的傳播，引力波表現(xiàn)為時(shí)空尺度振動(dòng)的傳播。
電磁波的微觀形式是光子(自旋為1)，引力波的微觀形勢(shì)是引力子(自旋為2)。
宇宙引力波源
那么在我們的宇宙當(dāng)中，什么樣的天體才能夠撼動(dòng)產(chǎn)生可以探測(cè)到的引力波呢?對(duì)于地面上的探測(cè)器，通過(guò)認(rèn)為下面的四種可以產(chǎn)生：
1、旋進(jìn)(In-spiral)或者合并的致密星雙星系統(tǒng)。比如中子星或者黑洞的雙星系統(tǒng)。非常類似于發(fā)布會(huì)當(dāng)中的系統(tǒng)。
2、快速旋轉(zhuǎn)的致密天體。這類天體會(huì)通過(guò)周期性的引力波輻射損失掉角動(dòng)量，它的信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)隨著非對(duì)稱的程度增加而增加。可能的候選體包括非對(duì)稱的中子星之類的。
3、隨機(jī)的引力波背景。非常類似于我們通常熟知的宇宙背景輻射，這一類背景引力波，也通常叫做原初引力波，它是早期宇宙暴漲時(shí)的遺跡。2014年由加州理工、哈佛大學(xué)等幾個(gè)大學(xué)的研究人員所組成的BICEP2團(tuán)隊(duì)曾宣稱利用南極望遠(yuǎn)鏡找到了原初引力波，但是后來(lái)證實(shí)為銀河系塵埃影響的結(jié)果。原初引力波的探測(cè)將是對(duì)暴脹宇宙模型的直接驗(yàn)證，對(duì)于它的探測(cè)依舊在努力尋找之中。
4、超新星或者伽馬射線暴爆發(fā)。恒星爆發(fā)時(shí)非對(duì)稱性動(dòng)力學(xué)性質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生引力波。而直接探測(cè)到來(lái)自于這些天體的引力波，將是提供對(duì)這些天體最直接而且最內(nèi)部的信息。
以上的天體都能夠產(chǎn)生地面探測(cè)器所探測(cè)到的引力波信號(hào)(頻率大約幾到幾百赫茲)。還有一類天體，也能夠產(chǎn)生比較較強(qiáng)的引力波，只是產(chǎn)生的頻率比較低而已(頻率在0.01赫茲以下)。
5、超大質(zhì)量黑洞。在星系的中心，我們知道會(huì)有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的存在。星系在演化的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)彼此合并，所以在某些星系中間，會(huì)有兩個(gè)黑洞。非常類似于LIGO所探測(cè)到的雙恒星級(jí)黑洞，這兩個(gè)雙黑洞在繞轉(zhuǎn)和最終的合并的之時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的引力波。這種引力波可以利用空間探測(cè)器來(lái)探測(cè)。
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