為什麼人類證實了引力波的存在卻依然相信光速不變原理?

韓雨虹

為什麼要不相信呢?光在真空中傳播速度不變是時空特性所決定的,現在光速作為一個常數,其值已經確定下來了,以後即使測量精度再提高,也不會改變這個值:

299792458 m/s

這裡面m是空間長度,s是時間長度,光速就是兩者的比值。而根據廣義相對論我們知道,有質量物體彎曲周圍時空導致空間距離與時間距離的變化,但這個變化是同步的,也就是彎曲空間的同時也會彎曲時間,因此時間和空間的比值始終不變。所以光速始終不會變。

而在引力波的測量中,使用兩條互相垂直的真空管道,當引力波經過時,由於它經過兩個光路時存在時間差和角度差,因此它所帶來的時空形變會使兩個光路上的激光產生光行差,原本在管道上往返的激光本來是被調試到波峰波谷正好抵消的,但當光行差導致它們不再能抵消就會產生一些變化並被記錄下來。這是時空本身因大質量物體擾動所產生的幾何變化,前面已經說過,與光速不變不衝突。

另外,去年十月份發佈的雙中子星碰撞的觀測結果顯示,1.3億光年外的碰撞引力波與電磁波幾乎是同時到達地球的,算上引力波與伽馬短暴本身形成的時間差,可以說兩者就是同時到達地球的!這就證實了引力波是光速傳播,這正正符合廣義相對論的預言,同時也再次印證光速與時空結構的關係。





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