引力波被發現,那是否可以把時空看作一種介質?

Avrola™

施鬱(復旦大學物理學系教授)

謝邀。是的,可以把時空看作一種介質,是傳播引力波的介質。引力波是廣義相對論的推論,廣義相對論將引力歸結於時空由物質所造成的彎曲。因為可以彎曲,我們可以將時空看成一種介質。

時空像一個無處不在的材料,可以彎曲、振動,振動的波就是引力波。引力波經過的地方,任意兩點之間的距離都會產生波動式的改變。

這就像一個氣球,在氣球表面畫兩個點,吹氣球時,兩點之間的距離就會變大。將氣球表面類比宇宙,氣球的膨脹就類似宇宙的膨脹。現在,如果在氣球表面某處擰一下、敲一下,氣球表面就會發生振動的傳播,也就是波,波可以傳到氣球表面上畫的兩點,引起它們之間距離的變化。

也可以類比於水波。當水波經過時,水面上兩點之間的距離也會改變。

氣球表面是的振動波的媒介,水面是水波的媒介,類似地,時空就是引力波的媒介。

引力波是100年前愛因斯坦根據廣義相對論所作的一個預言。 經過幾代物理學家堅持不懈的努力,100年後引力波被直接探測到,這開啟了人類對強引力、隨時間變化的引力以及黑洞的直接觀測,打開了人類認識宇宙的新窗口。之前我們關於宇宙的信息來自宇宙中傳來的電磁波和粒子,如宇宙線和中微子,而引力波帶來了主宰宇宙的引力的直接信息。


物理文化與施鬱世界線

這個問題的答案反映的是宇宙的根本認知的問題。時空本來就應該是一種介質,這是引力波的發現又一次證明了時空的介質特性。

我們的可觀測宇宙如今已經是直徑可達930億光年的一個龐大事物,然而,在星系與星系之間,恆星與恆星之間,乃至原子與原子之間看上去都非常的空曠,好像宇宙中到處都有真空,然而隨著人們對宇宙的認識進步,如今卻可以毫不誇張的說,宇宙中沒有一處是真空的,因為時空的介質無處不在。


魚在水中不知有水,但卻是因為有水它才能生存,我們在地球的大氣層中生活,這裡也是我們存在的基礎,當我們說話的時候,聲音在空氣中傳播,體現為空氣就是聲音的介質,其實任何事物都一樣,其存在都必須有供其存在的介質才行,光在宇宙中行進,引力波在宇宙中傳播,無線電波在宇宙中迴盪,都體現了時空本身具有介質的特性。


那麼時空的介質到底是什麼?其實我們人類至今仍然沒有搞清楚,量子漲跌現象給我們提供了一些提示,告訴我們即便是所謂的宇宙真空,也本來就不是一無所有,在微觀的角度去看,宇宙的每一處都在有和無之間漲跌運動,從時空介質特性上來看,我們甚至並不能說宇宙大爆炸之前就沒有時空,時空的介質很可能一直存在,宇宙大爆炸只是發生在其中而已。


科普大世界

不可以把時空看作一種介質!它僅僅是一種間接擬合數學方法的描述。而物質的意義是唯物的,除非證明引力子存在,引力場才是物質。或者證明時間的粒子性,否則時空僅僅是一種間接數學擬合的表達。

對於時間、時空、引力場這些間接數學擬合方法,驗證是否物質的方法,只有基於直接擬合的物理驗證,才可以證明其物質性。

時間是典型的間接擬合描述,是對一個過程換種方式的數學描述方法,無物質性。那麼時空、引力場也無物質性。而僅僅是引力造成的影響的一種數學間接擬合的表達。

聲波的間接擬合比較簡單,我們能適應聲波沒有粒子性,不存在聲波子,卻可以解讀聲音現象這種間接數學擬合。而聲音的物理性質不能用聲波解讀,需要用別的物理方式證明聲音的物理性質,不存在聲波子沿著波運動的物理說法,因為聲波子不存在。

二維的波就是三維的場的簡化、四維運動的場的簡化。那麼,引力波被發現,僅僅證明這種數學間接擬合方法可以模擬計算引力的影響效果,但是引力場的性質,需要用直接擬合的引力來描述。引力是直接擬合驗證的物理結果,引力有物質性。


霹靂火76228767

引力波被發現,那是否可以把時空看作一種介質?

你的問題想法是非常大膽的,不過,具體問題具體分析,我們不妨拿聲音來分析這個問題。我們都知道聲音是通過介質傳播的,不同介質聲音速度不一樣,同時也知道聲音造成了介質震動產生聲波。在地球大氣層空間裡,由於有了空氣作為介質,聲音才會形成聲波得以傳播,沒有空氣介質的空間,聲音是不能形成聲波傳播的。由此來說,引力波的形成也應該有一種介質作為載體。是不是時空就可以等同於介質呢?如果我們把宇宙空間看成是沒有任何介質的絕對真空體,那麼就不會形成如此龐大的空間。如果我們認為宇宙空間只有可見物質和可見能量顯然也支撐不住如此空闊的宇宙,同時也形成不了宇宙空間漩渦,同時也不會在空空如也的真空中形成引力波。這就可以說,我們的宇宙空間是由可見物質、可見物質可見能量,以及暗物質和暗能量組成的,這些東西才是形成引力波的介質。我們說空間彎曲也是由於這些東西的自旋形成空間漩渦,併產生引力波吞噬空間的一切,甚至形成緻密空間,引起空間塌縮。雖然,引力波不受光速限制,但引力波可以引起空間彎曲並可能造成局部空間塌縮,形成緻密空間黑洞的同時,也會被其它空間漩渦形成的引力波抵消,由此可以說,引力波可能還會造成宇宙空間震盪的可能性。那麼引力波與空間彎曲又是什麼關係呢?說來可笑,這可能一開始只不過是個科幻概念,也就是一個蟲洞的形象比喻,把時空彎曲比喻為一張彎曲的紙,並上下對應一個貫穿的洞,使我們可以跨越時空。為什麼又有人說引力波是愛因斯坦的預言,這也是因為這個科幻概念來源於愛因斯坦的光子通過大質量天體會發生彎曲的預言,由此引申的空間彎曲和引力波概念,一開始科學界並不接受,後來才被科學界接受,並被用作解釋黑洞和中子星形成的基本名詞。由此可以說,空間並不等同於介質,但空間確實是由看見物質、可見能量、暗物質和暗能量等等形成的。以上的討論僅僅是我本人的觀點而已,也不過是一個簡單的探討,如果你不同意,可以留言共同探討。祝你新春愉快,心想事成。



鄭繼文1

時空是物質的一個組成部分。也可以把時空看作是一種介子。

四維時空是由閉合系統內所以有質量的物質共同形成的。是有質量物質的組成部分。

每個基本物質,都是由八個基本維度構成其完整的物質存在。其中四維是反應其內部性質。由復辛代數組成,對外部是正交關係。


另外四個維度和其它物質共同形成四維時空,每個物質之間是非正交關係。

而引力波就是這種關係,四維時空離開物質質量的時空描述。而實際上如果沒有質量的四維時空是不存在的。如果時間和距離空間正交,就會退化成三維空間。

所以四維時空就是由該宇宙中的質量物質共同形成。就好像一堆代子的棉花。把四維時空看成介子也是沒有問題的。


科學無止境

時空應該有兩種理解,一種指抽象概念時空,空無一物,既牛頓的絕對時空觀,但現實中不存在的。另一種指具有質量的物質時空,如地球外表的大氣圈,在地球引力作用下是一箇中空的球體,即彎曲時空。在概念上,絕對時空包函物質時空,二者並不矛盾,在理解絕對時空的基礎上能更好的理解物質時空,只有物質時空才有彎曲,變形之類的說法。既然絕對時空是一抽象概念,現實中不存在,引力波當然是在物質時空中傳播,既然是物質時空,當然也是一種介質!其實,這也說明了用質量引起空間彎曲,再用空間彎曲來解釋引力現象是不科學的?


青山綠水250400698

時空與引力波是兩回事,時空是宇宙的年輪,看似年年重複,其實都上那麼一小階,多少個循環才能前進那麼一小步。時空並不能扭曲,更不能穿越,因為引力波是封閉的,而時空是一條射線,它是獨立的,不會作為任何物的介質


大海142581829

時間不是物質。時間只是參考系。空間不是物質但被物質包含,即空間是在物質內的。所以引力波就是物質內的物與物的能量傳播。你撞擊一個檯球,檯球撞擊檯球,引起連鎖反應,如果很多球在一個空間裡,你撞擊中間一個,那麼四周的球都會出現連鎖反應。這就是波。

因此引力波就是宇宙中的一種能量傳播。因為宇宙到處充滿我們看不見的粒子。這些只有粒子之間的能量傳播稱為引力波。


八卦之玄論

即使在引力波發現之前,物理學已經認識到時空是一種介質了。因為很多別的波也可以在時空中傳播啊。


物理學博士

我是這樣認為的,引為波為什麼非要兩個大質量的星系或黑洞碰撞才會被測到呢,宇宙出超大星系多的是,為什麼測不到呢?我認為是兩大質量物質碰撞後,從新再平衡而產生的渏漣對時空的攪動,類似水中兩個旋渦合併。所以引力波應是撞擊波。同時也說明時空中是有介質的,只是現有科技水平無法測到。以上純粹推理,無科學依據,屬閒著沒事瞎猜


分享到:


相關文章: