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今天我們來聊一聊引力波會不會對地球造成損害？
宇宙不是靜態、穩定的。在大量的簡單原子中，氣體雲坍縮形成恆星和行星，然後經歷各自的生命週期。最大質量的恆星將在超新星等災難性事件中死亡，併產生諸如中子星和黑洞之類的恆星殘留物。這些中子星和黑洞會合並，並以引力波的形式釋放出大量能量。以這種方式產生的光和粒子能夠在地球上造成損害，但是引力波本身又如何呢？
有人提出這樣一個問題，他問：
LIGO在地球上探測到的引力波傳播很遠，並且到達時每單位空間的引力波都非常微弱。如果它們起源於離地球更近的地方，那麼從我們的角度來看它們將更加充滿活力。局部產生的高能引力波會對附近物體產生什麼影響。我正在考慮將約30個太陽質量黑洞合併。引力波會明顯嗎？它們會造成損害嗎？
這是一個很好的問題，甚至連一些歷史上最偉大的思想家都陷入了沉思。
相對論是我們目前的引力理論，最早是由愛因斯坦（Albert Einstein）於1915年提出。第二年，即1916年，愛因斯坦本人得出了他出乎意料的性質：它允許傳播純粹是引力的新型輻射。這種輻射，今天稱為引力波，具有一些易於提取的特性：它們沒有質量並且以固定速度傳播，該速度應該等於光速。
但是，這些波是真實的攜帶能量的現象，還是純物理的，沒有任何物理意義的人工產物，在當時就沒有定論了。1936年，愛因斯坦和另外一位物理學家撰寫了一篇論文，題為“引力波是否存在？” 提交給了《物理評論》（Physical Review）雜誌的論文，他們認為引力波不存在。
他們爭辯說，這些引力波是數學的，並且在物理上不存在，就像我們推斷在尺子末端的“ 0”在物理上不存在一樣。幸運的是，該論文是在匿名裁判員的推薦下被拒絕，該匿名裁判員是物理學家霍華德·羅伯遜（Howard Robertson），他就是Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（弗裡德曼-勒梅特-羅伯森-沃爾克度規）中的“ R” 。
同樣位於普林斯頓的羅伯遜（Robertson）暗中向愛因斯坦指出了處理他所犯錯誤的改正方法，這使結論產生了改變。於是，重新提交的版本中出現的引力波在1937年被接受，並在另一本期刊中以不同的名稱出現，它預測了物理上的真實波。就像電磁有光一樣，光是無質量的形式的輻射，它承載著真實的能量，而萬有引力則具有完全類似的現象：萬有引力波。
如果這些波存在，在物理上是真實的並且還攜帶能量，那麼重要的問題就只有它們是否可以將這種能量轉移到物質中，如果可以，是通過什麼過程進行轉移的？
1957年，第一屆美國廣義相對論會議（現在稱為GR1）在北卡羅來納州教堂山舉行。出席會議的還有物理學界的泰斗級人物，包括布萊斯·德威特，約翰·阿奇博爾德·惠勒，約瑟夫·韋伯，赫爾曼·邦迪，塞西爾·德威特·莫雷特和理查德·費曼。
正是費曼提出了我們現在稱之為粘性珠子論點的推理路線。如果您想象有一根細棒，上面有兩個小珠，一個固定，但一個可以滑動，那麼如果重力波垂直於棒的方向穿過它，那麼小珠之間的距離就會改變。
只要珠和杆是無摩擦的，就不會產生熱量，並且由杆和珠組成的系統的最終狀態與引力波通過之前沒有什麼不同。但是，如果杆和小珠之間可以自由滑動，則該運動會產生摩擦，從而產生熱量，這是一種能量形式。費曼的論點不僅證明了引力波確實攜帶能量，而且還展示瞭如何從波中提取能量並將其放入真實的物理系統中。
當引力波穿過地球時，它對地球產生的影響將和對珠-杆系統產生的影響相同。當波穿過地球時，它會導致垂直於波傳播方向交替地並且以振盪的方式彼此成90度角拉伸和壓縮。
地球上任何受其佔據的空間運動強烈影響的東西，都將從波本身吸收相應量的能量，並將該能量轉換為真實的，物理的能量，然後將其呈現在我們的世界上。
LIGO所觀測到的的第一個重力波——於2015年9月14日觀測到，就是是在4年前的最近（2016年2月11日）宣佈的，它由兩個分別為36和29個太陽質量的黑洞組成。合併產生62個太陽質量的黑洞。如果做數學運算，您會注意到36 + 29不等於62。為了平衡該方程式，需要轉換剩餘的三個太陽質量，相當於小黑洞質量的10％左右。通過愛因斯坦的E = mc 2轉化為純能量。能量以引力波的形式在太空中傳播。
經過約13億光年的旅程後，來自合併的黑洞的信號到達了地球，並通過了我們的星球。能量的極小部分被沉積到位於華盛頓州漢福德和洛杉磯利文斯頓的雙LIGO探測器中，從而導致容納鏡子和激光腔的槓桿臂的長度交替增加和減少。由人類製造的設備提取的那小部分能量足以檢測我們的第一個引力波。
當兩個質量可比的黑洞合併時，會釋放出巨大的能量。在短短200毫秒的時間內將三個太陽質量的物質轉化為純能量，這比宇宙中所有恆星在相同的時間內爆炸所散發出的能量還要多。綜上所述，第一個引力波包含約5.3×10的47次方J的能量，在最後毫秒內的峰值功率為3.6×10的49次方W。
但是，合併的黑洞距離我們有十億光年之遠，所以我們只看到了該能量的很小一部分。即使我們考慮整個地球從引力波接收的所有能量，也只能得出360億焦耳，差不多與以下做法釋放的能量相同：
- 燃燒六桶（約1000升）原油，
- 陽光照在曼哈頓島上持續0.7秒，
- 10,000 kWh的電力，即一個普通家庭的年平均用電量。
我們知道從空間中的源發出的能量總是像球體的表面一樣散佈開，這意味著如果您將自己與這些合併的黑洞之間的距離減半的話，所接收到的能量將增加四倍。
如果這些黑洞不是13億光年，而是僅相隔1光年合併，那麼這些撞擊地球的引力波的強度將相當於大約700萬兆（7 ×10的28次方）焦耳的能量：與太陽活動三分鐘的時間產生的總能量相同。
但是引力波和電磁輻射（例如太陽光）有一種重要的區別。光很容易被正常物質吸收，並根據其量子（光子）與我們所製造的量子（質子，中子和電子）之間的相互作用將能量傳遞給光。但是引力波大多直接穿過正常物質。
它們本應該會使正常物質在相互垂直的方向上交替伸縮，但波卻在很大程度上不受影響地穿過地球，而只有少量的能量被沉積，這有一個微妙的原因：
發射引力波時，其能量與距離的平方成正比分佈。但是，引力波的振幅僅隨距離線性下降。當我們第一次觀測到的黑洞與黑洞合併時，我們曾經看到過引力波通過地球，通過計算，那是我們的星球應該是收縮並膨脹了大約十二個質子全部排列在一起的寬度。
但如果這些相同的黑洞在1光年的距離處合併，地球將被拉伸和壓縮約20微米。如果它們合併的距離是地球與太陽的相同距離，則整個星球將被拉伸和壓縮大約1米。相比之下，這與月球產生的潮汐力，使地球每天發生的拉伸和壓縮量幾乎相同。不過最大的不同是它（引力波所導致的變形）的發生速度要快得多：在毫秒級的時間範圍內進行拉伸和壓縮，而不是約12小時。
在某種程度上，足夠大的振幅引力波可以有意義地向地球傳遞能量。如果引力波足夠強，那麼散佈在複雜晶格中的晶體將加熱整個地球內部，並可能破裂或破碎。地震將在我們的星球上層層疊疊的盪開，從而對我們的地球表面造成世界範圍的破壞。間歇泉將發生壯觀而不規則的爆發，並且有可能引發火山爆發。甚至海洋也會產生全球海嘯，對沿海地區造成嚴重的影響。
但即使離我們最近的恆星也很遙遠，所以他們產生的引力波幾乎完全沒有影響的穿過我們。儘管這些時空的漣漪比任何其他災難性事件攜帶的能量更多，但相互作用是很微弱的，以至於幾乎對我們沒有影響。而最主要的是，我們已經學會了如何成功檢測到它們。
蟹蟹大家耐心看完，是不是想說點什麼呢，歡迎轉發評論哦！我們下期再見~
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