引力波被发现,那是否可以把时空看作一种介质?

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施郁(复旦大学物理学系教授)

谢邀。是的,可以把时空看作一种介质,是传播引力波的介质。引力波是广义相对论的推论,广义相对论将引力归结于时空由物质所造成的弯曲。因为可以弯曲,我们可以将时空看成一种介质。

时空像一个无处不在的材料,可以弯曲、振动,振动的波就是引力波。引力波经过的地方,任意两点之间的距离都会产生波动式的改变。

这就像一个气球,在气球表面画两个点,吹气球时,两点之间的距离就会变大。将气球表面类比宇宙,气球的膨胀就类似宇宙的膨胀。现在,如果在气球表面某处拧一下、敲一下,气球表面就会发生振动的传播,也就是波,波可以传到气球表面上画的两点,引起它们之间距离的变化。

也可以类比于水波。当水波经过时,水面上两点之间的距离也会改变。

气球表面是的振动波的媒介,水面是水波的媒介,类似地,时空就是引力波的媒介。

引力波是100年前爱因斯坦根据广义相对论所作的一个预言。 经过几代物理学家坚持不懈的努力,100年后引力波被直接探测到,这开启了人类对强引力、随时间变化的引力以及黑洞的直接观测,打开了人类认识宇宙的新窗口。之前我们关于宇宙的信息来自宇宙中传来的电磁波和粒子,如宇宙线和中微子,而引力波带来了主宰宇宙的引力的直接信息。


物理文化与施郁世界线

这个问题的答案反映的是宇宙的根本认知的问题。时空本来就应该是一种介质,这是引力波的发现又一次证明了时空的介质特性。

我们的可观测宇宙如今已经是直径可达930亿光年的一个庞大事物,然而,在星系与星系之间,恒星与恒星之间,乃至原子与原子之间看上去都非常的空旷,好像宇宙中到处都有真空,然而随着人们对宇宙的认识进步,如今却可以毫不夸张的说,宇宙中没有一处是真空的,因为时空的介质无处不在。


鱼在水中不知有水,但却是因为有水它才能生存,我们在地球的大气层中生活,这里也是我们存在的基础,当我们说话的时候,声音在空气中传播,体现为空气就是声音的介质,其实任何事物都一样,其存在都必须有供其存在的介质才行,光在宇宙中行进,引力波在宇宙中传播,无线电波在宇宙中回荡,都体现了时空本身具有介质的特性。


那么时空的介质到底是什么?其实我们人类至今仍然没有搞清楚,量子涨跌现象给我们提供了一些提示,告诉我们即便是所谓的宇宙真空,也本来就不是一无所有,在微观的角度去看,宇宙的每一处都在有和无之间涨跌运动,从时空介质特性上来看,我们甚至并不能说宇宙大爆炸之前就没有时空,时空的介质很可能一直存在,宇宙大爆炸只是发生在其中而已。


科普大世界

不可以把时空看作一种介质!它仅仅是一种间接拟合数学方法的描述。而物质的意义是唯物的,除非证明引力子存在,引力场才是物质。或者证明时间的粒子性,否则时空仅仅是一种间接数学拟合的表达。

对于时间、时空、引力场这些间接数学拟合方法,验证是否物质的方法,只有基于直接拟合的物理验证,才可以证明其物质性。

时间是典型的间接拟合描述,是对一个过程换种方式的数学描述方法,无物质性。那么时空、引力场也无物质性。而仅仅是引力造成的影响的一种数学间接拟合的表达。

声波的间接拟合比较简单,我们能适应声波没有粒子性,不存在声波子,却可以解读声音现象这种间接数学拟合。而声音的物理性质不能用声波解读,需要用别的物理方式证明声音的物理性质,不存在声波子沿着波运动的物理说法,因为声波子不存在。

二维的波就是三维的场的简化、四维运动的场的简化。那么,引力波被发现,仅仅证明这种数学间接拟合方法可以模拟计算引力的影响效果,但是引力场的性质,需要用直接拟合的引力来描述。引力是直接拟合验证的物理结果,引力有物质性。


霹雳火76228767

引力波被发现,那是否可以把时空看作一种介质?

你的问题想法是非常大胆的,不过,具体问题具体分析,我们不妨拿声音来分析这个问题。我们都知道声音是通过介质传播的,不同介质声音速度不一样,同时也知道声音造成了介质震动产生声波。在地球大气层空间里,由于有了空气作为介质,声音才会形成声波得以传播,没有空气介质的空间,声音是不能形成声波传播的。由此来说,引力波的形成也应该有一种介质作为载体。是不是时空就可以等同于介质呢?如果我们把宇宙空间看成是没有任何介质的绝对真空体,那么就不会形成如此庞大的空间。如果我们认为宇宙空间只有可见物质和可见能量显然也支撑不住如此空阔的宇宙,同时也形成不了宇宙空间漩涡,同时也不会在空空如也的真空中形成引力波。这就可以说,我们的宇宙空间是由可见物质、可见物质可见能量,以及暗物质和暗能量组成的,这些东西才是形成引力波的介质。我们说空间弯曲也是由于这些东西的自旋形成空间漩涡,并产生引力波吞噬空间的一切,甚至形成致密空间,引起空间塌缩。虽然,引力波不受光速限制,但引力波可以引起空间弯曲并可能造成局部空间塌缩,形成致密空间黑洞的同时,也会被其它空间漩涡形成的引力波抵消,由此可以说,引力波可能还会造成宇宙空间震荡的可能性。那么引力波与空间弯曲又是什么关系呢?说来可笑,这可能一开始只不过是个科幻概念,也就是一个虫洞的形象比喻,把时空弯曲比喻为一张弯曲的纸,并上下对应一个贯穿的洞,使我们可以跨越时空。为什么又有人说引力波是爱因斯坦的预言,这也是因为这个科幻概念来源于爱因斯坦的光子通过大质量天体会发生弯曲的预言,由此引申的空间弯曲和引力波概念,一开始科学界并不接受,后来才被科学界接受,并被用作解释黑洞和中子星形成的基本名词。由此可以说,空间并不等同于介质,但空间确实是由看见物质、可见能量、暗物质和暗能量等等形成的。以上的讨论仅仅是我本人的观点而已,也不过是一个简单的探讨,如果你不同意,可以留言共同探讨。祝你新春愉快,心想事成。



郑继文1

时空是物质的一个组成部分。也可以把时空看作是一种介子。

四维时空是由闭合系统内所以有质量的物质共同形成的。是有质量物质的组成部分。

每个基本物质,都是由八个基本维度构成其完整的物质存在。其中四维是反应其内部性质。由复辛代数组成,对外部是正交关系。


另外四个维度和其它物质共同形成四维时空,每个物质之间是非正交关系。

而引力波就是这种关系,四维时空离开物质质量的时空描述。而实际上如果没有质量的四维时空是不存在的。如果时间和距离空间正交,就会退化成三维空间。

所以四维时空就是由该宇宙中的质量物质共同形成。就好像一堆代子的棉花。把四维时空看成介子也是没有问题的。


科学无止境

时空应该有两种理解,一种指抽象概念时空,空无一物,既牛顿的绝对时空观,但现实中不存在的。另一种指具有质量的物质时空,如地球外表的大气圈,在地球引力作用下是一个中空的球体,即弯曲时空。在概念上,绝对时空包函物质时空,二者并不矛盾,在理解绝对时空的基础上能更好的理解物质时空,只有物质时空才有弯曲,变形之类的说法。既然绝对时空是一抽象概念,现实中不存在,引力波当然是在物质时空中传播,既然是物质时空,当然也是一种介质!其实,这也说明了用质量引起空间弯曲,再用空间弯曲来解释引力现象是不科学的?


青山绿水250400698

时空与引力波是两回事,时空是宇宙的年轮,看似年年重复,其实都上那么一小阶,多少个循环才能前进那么一小步。时空并不能扭曲,更不能穿越,因为引力波是封闭的,而时空是一条射线,它是独立的,不会作为任何物的介质


大海142581829

时间不是物质。时间只是参考系。空间不是物质但被物质包含,即空间是在物质内的。所以引力波就是物质内的物与物的能量传播。你撞击一个台球,台球撞击台球,引起连锁反应,如果很多球在一个空间里,你撞击中间一个,那么四周的球都会出现连锁反应。这就是波。

因此引力波就是宇宙中的一种能量传播。因为宇宙到处充满我们看不见的粒子。这些只有粒子之间的能量传播称为引力波。


八卦之玄论

即使在引力波发现之前,物理学已经认识到时空是一种介质了。因为很多别的波也可以在时空中传播啊。


物理学博士

我是这样认为的,引为波为什么非要两个大质量的星系或黑洞碰撞才会被测到呢,宇宙出超大星系多的是,为什么测不到呢?我认为是两大质量物质碰撞后,从新再平衡而产生的渏涟对时空的搅动,类似水中两个旋涡合并。所以引力波应是撞击波。同时也说明时空中是有介质的,只是现有科技水平无法测到。以上纯粹推理,无科学依据,属闲着没事瞎猜


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