在宇宙中“引力波”比光速快10000倍你相信吗?

宏乐183


我们的宇宙中确实有超过光速的现象存在,比如宇宙膨胀和量子纠缠,但题主所说的“引力波”却不在此列


光速不变定律和光度不可被超越已经成了基本的科学常识,严格来说就是“有静止质量的物体不能达到或超过光速,信息的传递速度不能超过光速”,然而宇宙空间膨胀并不传递信息,量子纠缠也不能传递信息,因此量子纠缠可以达到光速的上万倍。

引力波是爱因斯坦广义相对论中预言的一种天文现象,由于广义相对论将时空看成一个充满弹性的整体,因此大质量天体会在时空中造成“凹陷”这种凹陷便是引力的来源,引力波就是指大质量的中子星或者黑洞碰撞时所生成的“时空涟漪”,其性质类似于小石子造成的水面波纹。


人类于2016年2月11日第一次探测到了引力波信号,它是两个黑洞融合碰撞时产生的,2017年又探测到了两颗中子星合并时的引力波信号,可以说引力波的发现又一次证明了爱因斯坦广义相对论的正确性。

引力波的速度其实就是引力的速度,引力的速度是光速,因此引力波的传递速度也是光速,并不存在引力波信号超光速的现象,未来的人类可能会利用引力波进行通信也说不定。


宇宙探索未解之迷




辽宁郭英森


“引力波”,在宇宙天体中引力大小与它的质量成正比,质量越大引力就越强。引力波的速度至少是光速的10000倍以上。一个直径在一亿光年的天体(星系)有着超强的引力,在距离它们几十亿光年外的天体(星系)瞬间就能感受到,这速度有多快!有些高智慧外星人有可能已经掌握将信息加载到引力波上进行信息交流,并发明了引力驱动器及氢巨变、核聚变发动机混合动力宇宙飞船,速度可以超光速,能灵活精准控制飞船的快慢。

我一直相信有外星人,并且他们曾经造访过地球,科学家说过在距离地球方圆一百光年之内没有外星生物,然而100光年之外的高等外星人是如何轻而易举的来到地球的呢?只有一个理由,那就是它们已经掌握了并发明了超光速飞行器和超光速信心传输,飞船的速度至少在1000倍光速以上才能一个月之内到达地球,要达到这样的速度只有引力波飞船(或引力发动机飞船)才能做到。

然而我们地球的科学家用了近一个世纪都没有发现外星人与他们的信息,或许是我的方向搞错了,有可能高等智慧的外星生物已经不使用电波之类的介质交流信息了,二是掌握了更为极速、更先进的引力波进行星际信息传送,我们的科学家虽然制造出检测引力波的设备,或许仅相当于外人的“信鸽”传送。所以地球人要加油啊!不要再用老思想看宇宙了!

很多人都对我的设想提出反驳和讽刺,还拿美国什么什么实验作为反驳依据。最近我看到一个视频是说美国正在研制一款“空间超级发动机”,预计在五年之内造出样机,其原理和我的设想不谋而合,就是利用宇宙天体强大的磁场和引力设计出的超级发动机。视频里介绍用这种发动机制造出来宇宙飞船80天就能飞到距地球11光年的天体,你们说说这是什么速度!虽然没有超光速万倍,这毕竟是地球人的科技所限,或许高度发达的外星人的同理宇宙飞船时速已经达到万倍光速。所以请各位大咖不要用旧思想老眼光来看宇宙!


宏乐183


在宇宙中“引力波”比光速快10000倍你相信吗?

引力波的本质是什么?质量波动对于时空的涟漪,它的本质还是引力,因此引力波的传播速度也是也就是引力传播的速度,它的速度是光速!

一、引力

爱因斯坦早在1916年提出的广义相对论认为引力的本质就是质量在时空中的表现,是质量弯曲时空的一种表现形式,引力是时空弯曲的表现!而质量在弯曲时空内运动时则遵循弯曲时空的运动方式,这就是引力作用下运动的表现形式!

我们在观测中有很多引力弯曲时空的现象,当然最最著名的一次是英国天文学家爱丁顿领导的1919年在非洲普林西比岛的日食观测。因为这次日食观测到了太阳引力弯曲恒星光线,使得地球提早观测到被太阳遮挡的恒星!

当然太阳的引力不没有达到图示中那么大,爱丁顿领导在普林西比的三次观测结果中平均值为1.61±0.30 角秒, 而巴西的天体照像仪底片分析结果是0.93 角秒, 小口径望远镜的照片比对结果是1.98±0.12角秒,与爱因斯坦预言的1.75角秒有一些差距!爱丁顿和戴森讨论后以1.64角秒承认观测结果!后1919年11月戴森教授在皇家学会和皇家天文学会上宣布观测支持爱因斯坦的预言,太阳引力扭曲时空偏折光线的结论!

二、引力波

既然引力确实能够弯曲光线,那么质量的改变则会导致波动的引力像波浪一样向四周扩散,这就是引力波的来源理论基础,但如何观测呢?毕竟引力波到达地球后改变的也许就是一个质子的直径,我们地球上再精确的设备也无法测量?

这是最早期测量引力波的“韦伯杆”或者叫做“韦伯棒”,韦伯曾经在1969年宣布成功探测引力波,但最后被证明不过是计算错误所致!

LIGO的激光干涉探测引力波原理,尽管其反射距离不过数公里,但来回反射多次则远超这个距离,因此精度将大大提高!

并且LIGO探测器被架构在一个反复阻尼防震平台,将自然界所带来的震动减少到极限!功夫不负有心人,LIGO在2017年,天文学家终于探测到了双中子星GW170817合并产生的引力波,将爱因斯坦的另一个预言画上了一个圆满的句号!不过在此次事件中有一个比较有趣的事实需要指出下,探测到引力波1.7S后才探测到了电磁波段中子星合并的信号,但这并不表示引力波超前于电磁波啊,而是中子星合并所产生的大量尘埃在早期差生了屏蔽效应而导致电磁波晚一步到达!

引力波也不存在超光速现象,电磁波也没有低于光速,两者就是一对兄弟,大部分时候互不相干,但在中子星或者黑洞合并时候才会同时出现,其实很多时候都是同时出现的,只不过我们无法区分而已!


星辰大海路上的种花家


首先我不否认,宇宙中存在比光速更快的速度,例如说宇宙暴涨的速度,但宇宙暴涨并不传递信息,所以它并不违反爱因斯坦的相对论。

其次引力波的速度是光速的10000倍,这肯定是不可能的,就目前的科学研究来看,引力波的速度和光速一样,它们都接近于每秒30万公里。

然后从物理学的角度来看,引力波是由时空的弯曲引起的,且它的速度等同于光速,因为在爱因斯坦看来,光速已经成为一个基本的物理常数。

这个时候它就变成了一个可测的物理量了,然后根据洛仑兹变换的场微扰方程的推导,就可以得出引力波的速度就是光速。

当然了,既然引力波的速度和光速是一样,我们就可以大概进行一些推理,比如说太阳如果突然消失,地球并不会马上脱离轨道,

地球会继续公转8分多钟之后,太阳的引力才会消失不见,这个时候地球会沿着一个方向飞出去,彻底成为一颗流浪地球。

最后引力波的发现,还要归功于伟大的物理学家爱因斯坦,爱因斯坦在1916年就预言了引力波的存在。

但在很长一段时间当中,人们并未发现引力波的存在,一直到2016年的时候,引力波才正式被人类捕捉到,所以爱因斯坦的思维和眼光,可以说跨越了一个世纪....


种植恒星


有一点基础物理学素养的人都不会相信这个说法呢。引力波怎么会比光速快?还快1万倍呢!

如果是这个样子,天体发出的引力波岂不是总会先于光先到达,而且还要快很多?如果是这个样子,那美国那个探测引力波的LIGO就没法用了?!

先来讲讲那个LIGO吧。

美国的那个探测引力波的巨型仪器LIGO(实际上是两台,或者说是两个天文台,因为体量比较大),全称是“激光干涉引力观测台”,就是基于引力是以光速传播来设计的。

LIGO的引力探测仪有两个,一个位于路易斯安那州利文斯顿的LIGO利文斯顿天文台(30°33'46.42“N 90°46'27.27”W),另一个位于华盛顿州里奇兰附近美国能源部的汉福德工地(一处停用的核生产设施)的LIGO汉福德天文台(46°27' 18.52“N 119°24'27.56”W)。 这两个天文台相距3,002公里。 LIGO的工作原理是基于引力波以光速传播的,因此这两台引力干涉仪之间的距离对应于引力波来说存在着10毫秒的到达时间差。而LIGO就是靠这个时间差来工作的——

遥远天体到达地球时的引力波基本上就可以视为一个平面,因此引力波会先后到达上述两个LIGO观测台,如果两个观测台都得到的信号,且前后相差10毫秒,那么很可能就是引力波,如果只有一个观测台收到信号,那说明根本不是引力波。[悟空问答·小宇堂-未经授权严禁转载]

上图:全世界的引力观测台,红色点印度LIGO也在计划之中,绿色点是正在建设中的。


截至2018年12月,LIGO已经探测到了11次引力波时间,其中10次来自二元黑洞合并。另一个事件是2017年8月17日首次发现两颗中子星碰撞(GW170817事件),同时传统望远镜观测到了对应的光信号。

这个第二次事件比较重要,因为这证伪了题主的假设。


GW170817是LIGO和Virgo探测器于2017年8月17日观测到的引力波信号,此引力波是由两颗中子星最后几分钟相互靠近并最终合并产生的,是首次以引力波观测到的中子星合并事件。因为黑洞合并预期不会产生可探测的电磁信号,而这个中子星合并被七大洲的70个天文台观测到,标志着多信使天文学的重大突破。GW170817的发现和随后的观察结果被“科学”杂志评为2017年度最佳突破奖。

引力波信号,称为GW170817,持续时间约为100秒,显示了两颗中子星的互相作用强度和频率特征。通过分析引力波在三个探测器位置(两个LIGO和一个VIRGO)的到达时间的微小变化,可以得出探测设备与引力波源的夹角。 从引力波的合并信号之后1.7秒开始,Fermi和INTEGRAL航天器检测到持续大约2秒的伽马射线爆,并命名为GRB 170817A。


如果引力波的传播速度比光快10000倍,那么光就会比引力波晚到10000倍的时间。上面的观测到的伽马射线暴就不会在1.7秒后到达了(这个1.7秒延迟是中子星碰撞事件与发光时间并非同时产生所致)。


所以题主的那个提法怎么能让人相信呢?


小宇堂


首先,宇宙中的所有物质和能量的传递速度都不会超过光速,这早已是被科学证实的,任何所谓的超光速现象要么根本不是物质或能量的,要么就是某种错觉。宇宙之中根本没有真正超光速的物质和能量。

因此,不管是引力还是引力波,或者是电磁波一类的,都不存在超光速。目前理论上唯一可以超过光速的,只有宇宙空间自身,在早期的膨胀中,其速度远超光速。但那是空间本身而并非空间内的物质。如果连这些概念也分不清楚,就不要考虑这种问题了。

其次,引力和引力波是物质的质量对空间造成的影响,我们常常以水中的波纹来做比喻。引力波传递的实质,还是引力的传递,而引力的传递同样受到宇宙空间的约束,最大的速度不过是光速,这一速度的壁垒是无法打破的。

所以,这些所谓的超光速的谣言,还是不要散布了。


寒萧99


我信你个大头鬼!糟老头子坏得很,说什么引力波快光速上万倍。

看到这里的答案我是夜不能寐寝食难安,我觉得仿佛置身于另外一个世界。于是乎,我奋笔疾书。


答案在一个故事里:从前有两个人甲和乙。两个人为3乘以8等于几争吵了一上午,最终大打出手。最后被衙门抓了起来。县太爷就问啦:“二位为何大打出手啊?”甲:“我说38,24。他非要说38,23。”乙说:“38,就是23。大老爷,你说谁错了?”县太爷捋捋胡须大声喝道:“来人啊,把甲给我拖出去打他二十大板。”甲大叫冤枉啊冤枉啊……挨完打的甲回到公堂之上问大老爷:“明明是他错了,为什么要打我啊?”

县太爷眼睛微睁说道:“本官就是真理,引力波以光速传播!”


ooO孙悟空Ooo


这个说法,当然是莫须有。不过,广相那个传播引力波的弯曲时空,也只是想当然。

分析1:光量子究竟是什么?

光量子即光子。麦克斯韦方程组,揭示电磁参量与真空参量有关,而且c²ε₀μ₀=1...(1)。

换句话说:光子速度,与真空有关,与光源无关。光子是真空场介质固有的传播子。

重要推论:凡是力·能·波·动能·动量·压强,皆必需经由粒子间隙中的光子介质来传播。

光子传播各种力:万有引力、电磁力、弱核力、强核力,分子力、摩擦力、张力、应力。

光子传播各种场:引力场、静电场、静磁场、铁磁场、地磁场、电磁场、热力场。

光子传播各种波:机械波(次声波, 声波,超声波)、电磁波(电波,光波,紫外波) 、引力波。

光子传播各种能:引力势能、动能/动量、热能、化学能、辐射能、核能、电能、生物能。

光子传播各种压强:等离子气压强、分子气压强、原子气压强,液体压强、固体压强。

分析2:引力波究竟是什么?

这个一个复合问题,涉及以下四个子问题:引力波是否存在?引力波基本来源?引力波的发生机制?引力波的传播机制?

分析3:引力波必须存在么?

广相的引力波:源于大质量天体异动,与核子无关;经由弯曲时空传播,与真空介质无关。

既然有引力,就在真空介质中传播,不可能超距传播,不可能隔空打牛。

力,包括引力,皆在真空传播,就只能由光子介质传播,引力波就是一种光子波或电磁波。

万有引力实验表明,引力是普遍存在的。既然有引力,必有引力波。这是物理逻辑的必然。

分析4:引力波的基本来源?

万有引力定律:F=Gm₁m₂/R²...(2),可以写成:F=4πGm₁m₂/A,A=4πR²...(3),表明:

万有引力是m₁与m₂两个物体各向辐射的球面波的叠加,并与各自波阵面的表面积A成反比。

引力波源于质量,质量取决于核子数。可推:引力波源于所有核子强核力的综合效应。

分析5:引力波的发生机制?

关于引力波发生机制,虽然很难,但可以根据已知现象与常理,以逻辑链方式,逐一追究。

逻辑1:强核力是一切力的总根源。搞清了强核力的发生机制,其它力的发生机制就迎刃而解。

逻辑1:牛顿三定律与最小作用量原理,适用于宏观物体与基本粒子。运动的本质是旋转,天体与粒子皆以漩涡体方式存在。

逻辑2:已有脉冲星自旋速度为0.33c,质量密度越大自旋越快,黑洞可能以光速自旋。费米子密度极大,可以规定它们皆以光速自旋。

逻辑3:切向自旋势能与轴向引力势能的超对称关系,是费米子以高密度独立存在的根源。

逻辑4:费米子质量与引力势能成正比,引力势能的本质是真空场势能,可量化为光子势能。

逻辑5:费米子的惯性离心力与真空场向心力是超对称关系:F=mc²/r...(4),进而有自旋势能与引力势能的超对称:Ep=F·r=mc²...(5)。

逻辑6:点电荷势能与引力场势能是超对称关系:U=Ep,即:ke²/r=mc²...(6),由此得费米子的半径公式:r=ke²/mc²...(7)。

逻辑7:电荷势能常数:k=1/4πε₀...(8),表明电荷取决于真空场电容率。

逻辑8:把(7)改写成:e²=4πε₀mc²r...(9),说明电荷来自光速自旋与真空引力场的电容率。

逻辑9:据(9)可求最稳定的费米子半径。电子半径=2.82费米,质子半径=1.5毫费米。

逻辑10:电子引斥力:F(e)=mc²/r=29[N],质子引斥力:F*=F(p)=mc²/r=1×10⁸[N]...(11)。

逻辑11:据n→p+e+ve,中子引斥力取决于质子:F(n)=F(e)+F(p)+F(ve)≈F(p)=F*...(12)。可推:公式(11)可作为是核子强核力的通式。

逻辑12:万有引力是因为若干核子强核力之间重重屏蔽的综合效应。可以规定:核子的质量m*=1.66×10⁻²⁷kg。

把F=Gm₁m₂/R²改写成:F=G'n₁n₂/R²...(13),其中,n为核子数:n₁=m₁/m*,n₂=m₂/m*。

简化公式(13):F=(G'/m*²)m₁m₂/R²...(14),因m*=F*/c²有:F=(G'c²F*⁻²)m₁m₂/R²...(15)。

引力常数:G=G'c²⁻F*²=6.67×10⁻¹¹...(16)。此式表明:强核力是万有引力的根源。

令:G*=G'c²=GF*²=6.67×10⁵...(17),将(16)改写成:F=G*F*⁻²m₁m₂/R²...(18)。

摘要:强核力与万有引力的统一方程组为:F*=mc²/r;F=G*F*⁻²m₁m₂/R²;G*=GF*²。

必须指出,万有引力只适合宏观物体,不适合微观粒子,因为微观粒子不存在屏蔽系数G。

分析6:引力波的传播机制

经典粒子物理学认为,强核力与弱核力是短程力。笔者认为,这是因为万有引力常数G的屏蔽效应,这与万有引力来自强核力并不抵触。

根据上文的分析1,引力波的传播,就是真空场大量光子介质,以一圈圈波阵面的方式,径向对外的依次推涌。

强核力只是激发第1个波阵面,因万有引力与引力场半径平方成反比,引力波的延伸空间不断膨胀,引力势能或引力波的频率逐渐下降。

引力子的质量与引力势能

光量子是真空基本单元。所以引力子就只能是光量子。同样可以规定:引力子质量=光量子质量=电子质量=9.11×10⁻³¹[kg]。

与光量子一样,引力子势能与引力子质量互为表述而固定不变为:Ep=mc²=8.2×10⁻¹⁴[J] =0.511MeV...(19),来自1个电子自旋激发。

物体在第1波阵面激发的引力子数

1个质子激发引力子数:n*=m*/m=1838个...(20)。1个氘原子激发=2n*个。

1个氦原子激发引力子数为=4n*个。地球激发引力子数:6×10²⁴n*/m*=3.6×10⁵¹n*个。

引力子的速度·频率·波长·半径

引力子属于光量子,其震荡或波动速度与真空光速一致,即:v=c=299792458[m/s]。

引力子体积逐渐膨胀,引力子波长或半径不断拉长,即:引力波的传播总是不断降频红移。

由于光量子与引力子密度极小而很不敏感,其质量效应或引力势能很微弱,通常忽略不计。

据20161016LIGO公布,双子合并前的引力波频率为:f₁=50Hz,合并后为:f₂=500Hz。

其引力子半径:r₁=c/2πf₁=9.6×10⁵[m]=960千米,r₂=c/2πf₂=9.6×10⁴[m]=96千米。

小结

引力波是来自万有引力的光子介质波,也是一种电磁波。引力子的固有质量,也可规定为电子质量。引力波传播速度=真空光速=c。

好了,本答stop here。请关注物理新视野,共同切磋物理逻辑与中英双语的疑难问题。


物理新视野


这个问题下真的是汇聚了各路“大神”,引力波的速度就是光速,哪里来的比光速快10000倍的结论?

万有引力定律最早由牛顿提出,但是牛顿并没有从本质上对引力进行解释。从牛顿的万有引力定律出发可以推出来引力是超距作用的,这一点牛顿自己也表示怀疑。


什么是超距作用哪?

举一个简单例子:对于太阳和地球天体系统,如果太阳因外力瞬间消失,那么根据万有引力定律太阳的引力也就瞬间消失了,地球会立刻脱离原有轨道。

目前只有量子力学中的量子纠缠是超距作用,这个也被爱因斯坦称为鬼魅般的超距作用。这个速度是远超光速的。

爱因斯坦对于引力的解释

爱因斯坦在1916年提出广义相对论,并基于广义相对论预言了引力波的存在,这是广义相对论洛伦兹不变性的结果。广义相对论的核心就是时空弯曲,而引力只是时空弯曲的外在表现。简单的理解就是:质量告诉时空如何弯曲,时空告诉质量如何运动。


这意味着天体的存在可以引起时空弯曲,如果天体加速运动那么就会产生时空涟漪,这种时空涟漪的传播速度为光速。也就是引力的相互作用是有速度的,即使是太阳突然消失,时空弯曲会以光速消失,大约八分半钟之后地球才会脱轨。

引力波在前两年也已经被发现了,发现者获得了诺贝尔奖。发现者之一是霍金的好友,也是《星际穿越》的科学顾问索恩。



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