03.07 為什麼引力波可以逃出黑洞?

rosedameiniu


這個問題有兩個解讀:

一、引力波如何從黑洞中逃出來

對於這個理解,只能說引力波也無法從黑洞內逃出來。黑洞內部任何信息都無法向外傳播,包括引力波。黑洞就像一個封閉的時空,完全獨立與我們的宇宙,和我們的宇宙沒有任何的物質或者信息交換。所以我們無法感知黑洞內部,黑洞內部的結構也是一個謎團。



二、引力波為何可以逃離黑洞而不被黑洞俘獲

引力波是時空的漣漪,並沒有質量。所以不受黑洞引力的限制,可以以光速迅速向遠方傳遞。只要引力波產生於黑洞外面而非黑洞視界內部的封閉空間,引力波就可以逃離黑洞。



三、引力波是否就是我們尋找已久的引力子呢?

相對論和量子力學關於引力的描述存在著根本性矛盾,一直以來,科學家們都極力解決這個問題。量子力學認為存在引力子,但是科學家們卻從未發現過引力子。而引力波的發現,是否預示著引力波可能就是引力子呢?就像光子一樣,既可以以粒子形式描述,也可以以波的形式描述。


科學探秘頻道


黑洞內部的引力波並不能逃離黑洞。黑洞輻射的引力波是黑洞視界外側形成的,因此可以輻射出去。


黑洞的本質

要回答這個問題,讓我們先來看看黑洞是什麼。

根據廣義相對論,當在足夠小的區域內存在足夠高的質量時,就會形成黑洞,這使得時空扭曲到某種不存在可以逃逸的時空路徑的程度。[頭條·小宇堂-未經許可嚴禁轉載]

上圖:黑洞附近的光錐(縱軸是時間,地面兩根正交軸是空間)。黑洞使得黑洞附近時空任何點上的光錐被扭曲(綠色部分是未來,而紅色是過去)——各點的未來都朝向黑洞中心,越靠近事件視界傾斜就越高。在事件視界(垂直虛線標出)上的點的未來就幾乎都在黑洞內部了,而過去則留在外部——這意味著不再能夠逃離黑洞,因為這一點的光錐的未來光錐部分中沒有指向黑洞外部的路徑。


換句話說,在黑洞周圍空間本身正在快速地朝著黑洞的中心加速收縮(時空向奇點凹陷=空間向奇點加速收縮),而在視界以內這種加速會變大到以至於你需要超光速才能逃離,因為空間在不斷以光速向奇點匯聚。這就好像兩段速度不同的電動扶梯(見下圖)。

上圖:質量造成的時空向內塌陷扭曲相當於空間向內加速運動,這好比加速運動的電梯,將物質運送往黑洞中心。在事件視界外,這種加速運動不會導致超光速,所以光和引力波可以逃逸,就像你逆著電梯的運動方向是能夠從電動扶梯走出去的。但是黑洞內部的電梯的速度已經大到達到(甚至可能超過)了光速,你就無法跑出電動扶梯了。事件視界就是這一臨界的分界線。


如果你停留在一個黑洞內側,空間本身就會迅速地加速離開你,你永遠無法趕上它。這是永遠遙不可及的,就像一個不斷在加深的洞,你永遠落不到底,裡面的一切物質,包括你的求救聲都在下落,那你的求救聲永遠也不會有人聽到——如果把你的求救聲換成引力波也是一樣。


在相對論的世界中,超光速運動相當於對某些觀察者來說同時出現在兩個地方,或對另一些觀察者來說則可能是時間倒流。沒有物體能夠在進入黑洞後離開黑洞,而只能在進入之前離開。

這就是黑洞內部的引力波無法逃離黑洞的細節原因。你可以簡單認為就是在黑洞裡面的引力波也無法逃逸,逃逸的是黑洞外面的引力波。


引力跟引力波“逃脫”是不同的概念。

如果這個問題換成是“引力能否逃脫?”,那麼答案則是:引力波無需逃脫,黑洞的事件視界並不是引力需要突破的一堵牆。視界只是我們人為確定的想象邊界,它只是界定了時空的一種特性的臨界而已。黑洞內的時空與黑洞外的時空是連續的,因此黑洞內的引力仍然延伸到黑洞外,形成對外部時空的強大扭曲,因此引力不需要逃離黑洞,因為引力是時空局部區域的屬性,一種時空幾何的扭曲,它就在那裡。史瓦西度規就描述了這麼一種時空的局域形狀。

上圖:史瓦西度規的一種示意


當你朝黑洞的中心運動時,時空會一直保持向質量中心扭曲,直到某個時刻,這種扭曲的程度大到沒有回頭路,這個時刻和空間座標的集合就是事件視界。


為什麼不是萬有斥力

引力造成的時空扭曲實際上是向內的時空匯聚收縮,時空匯聚收縮相當於空間在時間上向內加速匯聚(想想電動扶梯),於是形成引力。這是質量造成的時空結構的形狀。

上圖:時空扭曲的三維示意——這種形式是引力而非斥力的根本原因。


事實上也存在著與引力相反的萬有斥力,這種萬有斥力可能就是推動著宇宙膨脹的“暗能量”,這裡就不詳述了。



總結

黑洞內部的引力波和光一樣無法逃離黑洞,黑洞向外輻射的引力波只有在黑洞發生振動時才會輻射發出,這些引力波是在黑洞事件視界之外產生的(甚至就可以認為是事件視界產生的)。引力這個概念則無所謂逃脫,因為它本身一直就在那裡。


小宇堂


首先糾正一個概念性錯誤,引力波並不是在黑洞裡面,只是黑洞通過某種運動形式(比如兩個黑洞之間的碰撞)完成周圍空間以波動的形式向外傳遞(引力波),所以也不存在“引力波逃出黑洞”這種說法!

愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在,而科學家在觀測遙遠天體的運動時證明了的愛因斯坦的預言,通常是觀察中子星之間的碰撞或者黑洞之間的碰撞!

因為愛因斯坦的廣義相對論表明,我們所處的時空愛你不是啦絕對不變的,有質量的物體可以影響周圍時空,特別是質量大的物體,比如黑洞,影響更加明顯,不同於牛頓的絕對時空觀(一成不變)!

時空可以看做是萬事萬物活動的舞臺,在牛頓經典時空觀裡,舞臺是一成不變的,而相對論中舞臺是隨時變化的,不成這種變化的就是有質量的物體,特別是活動劇烈的大型天體,會對周圍時空造成劇烈影響,讓空間以引力波的方式向外傳遞,速度也正好是光速!

而任何物體只要不越過黑洞的事件視界,速度又夠快,就不會被黑洞吞噬,而引力波的速度為光速,它並不是在黑洞裡面,所以它可以逃出黑洞!


宇宙探索


引力波是愛因斯坦在100年前根據廣義相對論所推導出來的一種現象。它是由大質量天體的加速運動擾動空間所產生的時空漣漪。如同平靜的池塘裡被扔了一顆石子。

圖:兩顆大質量天體合併時產生的引力波

引力波理論的誕生非常有意思。在1905年時,龐加萊提出,如同加速中的電荷會產生電磁波一樣,加速有質量的物體也會產生引力波。在1915年,愛因斯坦發佈廣義相對論後,他就想用廣義相對論來推導龐加萊這個假設是否成立。歷時20年後,在1935年,愛因斯坦寫了一篇名為《引力波存在嗎?》的論文發給了《物理評論》。他在論文中否定了引力波的存在。

《物理評論》的編輯把這篇論文發給了物理學家霍華德·羅伯遜審稿,羅伯遜認為論文中的觀點有誤,那些計算中出現的“奇點”是“無害”的。編輯就將這一情況告訴了愛因斯坦。愛因斯坦非常生氣,於是撤回了論文。羅伯遜後來找到了愛因斯坦的助手英費爾德詳細談了論文中的問題,並共同確認了論文確實出現了錯誤。英費爾德回去勸服了愛因斯坦。隨後,愛因斯坦修改了論文,並以《論引力波》發表在了另外一個雜誌上(小氣的愛因斯坦)。

由於引力波太過微弱,愛因斯坦認為可能永遠都無法證實引力波的存在。歷史上也不斷有科學家用不同方法來進行實驗,但最後都以失敗告終。情況在2015年得到改變,最新改進的激光干涉引力波天文臺(LIGO)終於探測到了引力波的存在。

圖:LIGO,這樣的裝置有兩個,安裝在不同地方,用以相互驗證

LIGO發現了遠在13億光年處的兩個質量分別為36個與29個太陽質量的黑洞併合時產生的引力波。這兩個黑洞合併時大約損失了3個太陽的質量,這些質量轉換成了能量並以引力波的形式傳遞了出去。

圖:黑洞合併


所以,引力波也是能量傳播的方式,它的傳播速度為光速。這樣,它進入黑洞的視界後,就不能逃離黑洞了。之所以我們能夠探測到引力波,是因為引力波並不是由黑洞內部發射出來的,而是黑洞合併時的加速運動擾動了周圍的時空,因而產生了引力波。如果引力波傳遞過程中途經黑洞,它同樣會被黑洞吞噬掉一部分能量。


講科學堂


愛因斯坦在1916年6月,就在廣義相對論的基礎上預言了引力波。所以,引力波和郭英森先生沒有任何關係。引力波是一種對引力傳遞方式的簡潔的描述。任何物體都會產生振動,比如水面,水面發生振動,就會以一圈一圈波的形式向外界擴展,把能量信息傳遞出去。這就是水波。水波是可以傳遞信息出去的。而引力波,就是“傳遞引力的波”。施鬱教授做了定義:引力源質量分佈的改變,導致它對其他物體引力的改變,這種改變以光速傳播開來,就是引力波。這裡,有兩個要說明。第一個,引力波是可以傳遞信息出去的,所以可以影響到別的物體。第二個,引力波傳遞信息的速度為光速。

在牛頓時代,提出了物體之間萬有引力瞬間作用的構想。比如,太陽和地球之間的距離是8光分,如果假設,有一天太陽突然消失了(當然這是違反自然規律的,不可能的),按照牛頓的想法,太陽的消失,立即會由於萬有引力的消失,瞬間讓地球上的人類感觸到。牛頓認為,萬有引力的作用是瞬時的,在宇宙中是瞬間到達的。加拿大一個民科寫了一部《反思我們的科學遺產》,也引用了牛頓的關於萬有引力作用速度的悖論,作為他證明萬有引力不存在的證據。

不過,隨著激光干涉引力波天文臺(LIGO)的工作貢獻,引力波被成功觀測到,已經推翻了牛頓的關於萬有引力傳遞速度的假設。愛因斯坦預言的引力波,被證實了。為探測引力波做出傑出貢獻的三個科學家,為此榮獲2017年諾貝爾物理學獎。

引力波,理論上由引力子承載信息,但我們暫時還沒有發現。黑洞是一類特殊的天體,它在視界以內是完全自我封閉起來的。除了沒有證實的“霍金輻射”現象,黑洞禁止向外界傳遞任何信息。這是因為,按照相對論,任何信息的傳遞速度,不能超過光速。而黑洞的巨大的萬有引力讓空間極度扭曲,把所有的信息都禁錮起來,即使是光都不能離開,所以任何信息都不可能從黑洞內部逃離,也包括引力波的信息傳遞。


懷疑探索者


1 先談點觀感,問題要從頭起

這三個——引力波、引力場、引力子——的定義是什麼?有幾個知道?不知道,你摻乎什麼?概念不清楚,你大放什麼厥詞❗

不過:只要不違背動力學基本原理,誰都可以有自己的解釋方案,而且最可靠的方案只有一個,最終被確認為科學原理。

那麼,廣義相對論及其引力場方程,究竟是不是引力波的最可靠解釋方案呢?如果是,為什麼它的若干衍生理論舉步維艱呢?

本題,本來就有點玄乎,引力波從來沒有與引力對應的科學嚴謹的定義,而只侷限於兩個中子星的碰撞,不免有點科幻色彩。

本文對比:波動vs轉動、引力場vs引力波、電磁場vs電磁波,熱力場vs機械波。——總的要搞清楚:實體講轉動,空間講波動。

2 物質的定義

物質是大自然裡存在的實體與場所。

實體是有邊界的介質,簡稱實介質。例如,地球、病毒、分子、原子、費米子。

場所是無邊界的介質,簡稱虛介質。例如,引力場(波)、電磁場(波)、玻色子。

3 運動的定義

運動,是物質的存在方式與固有特徵。只要有運動,就必有質量·動能·密度,作為物質的三要素。

質量取決於電子自轉,動能取決於電子進動,密度取決於電子激發的場效應

場效應,是指電子運動激發場介質的輻射行為,如光電效應、霍爾效應、瑟爾效應。

場輻射,也叫場波動,例如,引力波與引力場、電磁波與電磁場、熱力場與機械波。



4 運動的分類:轉動vs波動

有言在先:本來,實介質與虛介質,是相互依存的對立統一體,只是不同密度的場介質。把運動分為“轉動”與“波動”,只是權宜的刻板的邏輯分類。

4.1 實介質的運動,總是轉動的

即圍繞某個核心介質的繞行或震盪,可以模擬為漩渦球或圓形諧振子,

最小的諧振子是電子

實粒子,也叫費米子、亞原子:電子(e)、質子(p)、中子(n)、繆子(μ)、夸克(q)。

這裡注意兩點:①直線運動可看成測地線循環,是廣義的轉動。②諧振子指標有:角頻率、角動量、半徑、動能。

4.2 虛介質的運動,總是波動的

如引力場、電磁場、熱力場的波動,可模擬為一束連續推湧的正弦波,

正弦波的波節,叫虛粒子(virtual particle)

虛粒子,並不真實存在,只是為統計方便,作為虛介質平均密度的計算單元。

虛粒子,也叫玻色子、場量子:光子(γ)、介子(g,Z)、引力子(g)、希格斯子(H)。

4.3 共時關聯的運動

事實上,實粒子轉動與虛粒子波動是互為因果的共時運動,沒有前因與後果。例如

根據原子光譜與光電效應,核外電子轉動,擾動虛粒子波動,轉動與波動是共時的。

當電子槍加速電壓(U)達閾值,加大電子轉動,導致電子逃離核電荷束縛,同時激發虛粒子波動:eU=△½m₀v²=△hf,即:電子轉動與光子波動是共時發生的。

5 電子的基本性質

5.1 電子的定義

定義1,電子是壽命最長的質量最輕的半徑最小的自轉最快的基元粒子。

例如,電子質量m₀=0.51MeV/c²,電子電荷q=e=1.6×10⁻¹⁹C,電子自旋速度v=c。

定義2,根據正負電子湮滅方程,電子是各種介質之間參量轉換的當量粒子。

±e(2m₀)+2×½m₀c²=±γ(2m₀)+2hc/λ

質量轉換:電子質量(m₀)≡光子質量

附註1:質量轉換:光子質量≡引力子質量,而λ=4.85pm是光子最短波長。

勢能轉換:電子勢能≡光子勢能:

附註2:m₀c²=hc/λ₀,λ₀=2.42pm是引力子最短波長,普朗克常數意義是:h=m₀cλ₀

動能轉換:電子動能≡光子輻射能:

附註3:最大輻射能½m₀c²=hc/λ*,常規輻射能:½m₀v²=hc/λ,λ=2hc/m₀v²

質量當量:粒子質量≡電子質量×電子數

附註4:質子m=1836m₀,地球m=nm₀

5.2 電子的分類

① 核外電子,是在原子內空間裡,通常以v=αc震盪的高速電子。核外電子的不同軌道動能決定原子光譜的精細結構。

② 核內電子,是在核子內空間裡,通常以v=c震盪的光速電子:質子=電子+虛介質。

③ 自由電子,是以等離子態或貝塔粒子態所存在的慢速電子,加速電子另作一說。

5.3 電子的音爆質量

音爆,原指飛行器達音速而急劇推壓前部空氣並急劇填補

尾部空隙,進而導致空氣密度激增的阻力效應。

核內電子以光速旋轉或進動時,也會發生密度激增效應。這是質子虛介質的質量機制,或是希格斯子造質量的最佳詮釋。

質子(p=1836m₀)=電子(e⁺,m₀)+場介質(m')

即:p(1836m₀)=e⁺(m₀)+m'(m₀r³/r'³)

場介質的質增量:m'=m₀r³/r'³=1835m₀

激發光子的半徑:r'=λ/2π=0.77pm

激發光子的波長:λ=2hc/m₀c²=4.85pm

電子的軌道半徑:r=r'·³√1835=9.4pm

注意:電子極穩定,不存在電子半徑的不確定度,不可用測不準公式否定電子自轉。

5.4 電子存在的自旋模型

電子無內部結構,可假設電子漩渦體投影為圓圈,有一個準電子(m₀')以光速震盪,

電子質量方程:

電子=準電子(m₀')+場質量(m'=m'r³/r'³)

由於r=2.82fm << r'=0.77pm,故m'≈0,

故,電子質量(m₀)≡準電子質量(m₀')

附註1:電子與質子的自旋模型是一樣的。

附註2:電子極其穩定,有固定的半徑,不服從測不準公式,否則自旋超光速。

5.5 電子軌跡的環繞模型

核外電子環繞原子核,有近核點與遠核點進動。核內電子環繞中心介質,也有近核點與遠核點的進動。

5.6 電子軌跡的分佈密度

電子在某空域的0.01秒“感應時間”出現的弧長與周長之比,叫電子的分佈密度,也叫概率密度:

ψ₀=0.01v/2πR

例,核外電子速度v=2.2×10⁶m/s,原子半徑R=0.1nm,ψ=0.01v/2πR=7×10¹³。彷彿只要看電子,1個電子變成70萬億個。


5.7 電子軌跡的時滯效應

測量電子速度的激發參量,最終需要至少需要0.1秒“暫留時間”時電子的分佈密度:

ψₙ=0.1v/2πR,ψₓ=10ψ₀

這個解析式的物理意義是:電子高速出現的“暫留密度”是“感應密度”的10倍。

5.8 電子軌跡的等效法則

看到的太陽是t=d/c前的那個太陽,真實的太陽已不在那裡。聽到的聲源是t=d/v前的那個聲源,真實的聲源已不在那裡。

信息總要滯後t=d/v,我們只能看到“死的過去”,不能看到“活的現在”。但可以有“時差等效法則”:死過去≡活現在。

太陽內部高能電子的軌跡相位,激發的電磁波被接收,雖然不是但可視同那個相位。

時差等效法則意義是,我們總可以把最近參照系作為測量基準,可以大大簡化方程。

5.9 電子的濺出效應

在滿足湮滅逆過程條件,即特定空間電磁波波長λ=4.85pm時,光子可縮聚為電子。

同理,只要電子以光速進動的音爆效應,高密度虛介質,就可以濺出若干電子。

就好比波濤洶湧的海浪濺出了大量的水珠,洶湧是連續的虛介質,水珠是離散的實粒子。


6 引力子——電子磁力的計算單元

6.1 引力子是虛粒子,實際不存在

通過第5章《電子動力學》可知,電子代表實體,是唯一的基本粒子。其它的實粒子或費米子,都是電子的衍生品。

其它的如引力子、光量子、介子、聲子、希格斯子,這些虛粒子只是虛介質的計算單元,實際上並不存在。

口口聲聲說“光子”,您的儀器見過光子嗎?光子半徑?光子質量?光子密度?——鬼都不知道❗❗❗。

但是,這並不妨礙我們:用光量子來量化表述電磁場與電磁波的指標參量,用引力子來表示引力場與引力波的指標參量。

6.2 電子力(F₀),是大統一力 (GUF)

根據5.4節的電子自旋模型,電子所含的準電子以光速自旋,產生南北極負壓差,對應真空場引力或電子向心力,簡稱電子力:

F₀=m₀c²/R...(1)

F₀,也叫大統一力,Grand United Force,R是電子引力場半徑,可延伸到弱力場半徑、電磁場半徑、萬有引力場半徑、分子力場半徑。對應的自旋勢能與引力子勢能

E₀=F₀·R=m₀c²=hc/λ₀...(2)

其中,m₀c²是電子固有的自旋勢能,hc/λ₀是引力子的固有勢能,λ₀是電子引力波的最短波長。

附註1:電子以光速自旋,是電子實現自我穩定存在的必要條件。

附註2:自旋激發的引力子波長λ,與引力場半徑R成正比,與引力場密度m₀/4.2(λ/2π)成反比。

6.3 基於電子力的大統一方程

電子力的矩陣疊加,有兩個電子南北極之間的同斥異吸的弱化效應,弱化係數為ξ,則大統一方程,可以寫成

F=ξc²mₓmᵧ/R²...(3)

其中,mₓ=nₓm₀,mᵧ=nᵧm₀

在方程(3)基礎上,不同的場半徑(R)與弱化係數(ξ)對應不同的基本力

①在核子間,R₁≤9.4pm,對應強力:

F₁=ξ₁c²mₓmᵧ/R₁²...(4)

②在中子內,R₂≤9.4pm,對應弱力:

F₂=ξ₂c²mₓmᵧ/R₂²=1.5ke²/R₂²...(5)

③在原子內,R₃≥0.1nm,對應電磁力:

F₃=ξ₃c²mₓmᵧ/R₃²=ke²/R₃²...(6)

④在分子間,R₄≥0.3nm,對應分子力:

F₄=ξ₄c²mₓmᵧ/R₄²...(7)

⑤在天體間:R₅>>R₄,對應萬有引力:

F₅=ξ₅c²mₓmᵧ/R₅²=Gmₓmᵧ/R₅²...(8)

7 基於電子場效應的引力波方程

引力波,主要對應萬有引力(場),萬有引力的場半徑是R,把F=Gmₓmᵧ/R²改寫成,

F=4πGmₓmᵧ/4πR²...(9)

可見,引力與波陣面的比表面積(A)或虛介質密度(ρ=m₀/V)成反比。

電子湮滅方程的兩個重要推論:

電子質量與虛粒子質量相對應,實體質量(m)=空間質量(m'),則有

天體質量≡引力場質量=場密度×場體積,

即:m=ρV=ρ(4π/3)R³...(10)

虛介質密度取決於引力子半徑

ρ=m₀/(4π/3)(λ/2π)³...(11)

將(11)代入(10),有:

m=(m₀/(4π/3)(λ/2π)³)·((4π/3)R³)

即:m=(2π)³m₀R³/λ³

天體質量為m的引力波方程如下

λ=2π(³√m₀)R/m...(12)

從方程(12)可見,引力波是承載電子引力勢能的空間介質。引力波的波長與引力場半徑成正比,與天體質量成反比。

8 引力波與被載波的關係

從第7章引力波方程推導可見:引力波來自天體質量與真空場質量的超對稱關係。

有天體就有真空引力場或引力波或場介質。引力波是電磁波、機械波的“基底波”,非引力波是引力波的“被載波”。

這個原理,可以解釋光波與聲波光學支的載體是引力場或引力波。尤其解釋電磁波:

就原子內空間而言,當電子以不同速度切向運動,切割的是核子引力場的引力線/磁力線,故有電波與磁力線的正交電磁波,表現為原子光譜的精細結構。

就等離子態的自由電子而言,電子逐步衰減的進動也會切割空間常有的引力線,也會激發不斷紅移的電磁波。這也是類星體釋放宇宙線同時激發電磁波不斷紅移的原因。

9 為什麼雙子合併,可以測量引力波

根據引力波方程(12)可知,當天體質量變化很小時,引力波主要表現為引力場。即便引力場強度特大,如果沒什麼變化,引力波也很難檢測,因為擾動是均衡的。

就好比一個應物緊貼在強磁鐵上不動,就感受不出波動。如果從別處突然被吸引過來,我們至少聽到撞擊聲,至少有敏感的機械波。

當天體質量急劇變化,或激增或急減,就會急劇擾動引力場,表現為引力波。



超新星大爆炸,質量急劇變小,應該可以測量到引力波。兩個黑洞或磁星的合併,質量急劇變大,應該可以測量到引力波。

10 引力波,是黑洞引力場的固有存在

引力波或場,不是從天體發射出來的,而是天體外空間的固有特性。波,是空間介質被波源擾動而激發出來的,不是從波源釋放或發射出來的。本題說“引力波是從黑洞逃離出來的”,顯然是荒謬的。


物理新視野


回答:引力波是兩個黑洞的引力場,在黑洞兩相互旋轉時產生的,不是從一個黑洞裡面產生的。

那麼,為什麼黑洞旋轉起來,就會產生引力波呢?下面用4張圖和一個視頻詳細說明。


  1. 圖1中紫色箭頭表示:兩個黑洞對蘋果產生的引力。接下來,只需關注其中紅色箭頭的那個分力。
  2. 圖2中的紅色箭頭表示:引力,在兩個黑洞前面一塊區域內的分佈情況。

  3. 圖3中:在時刻1,兩個黑洞開始旋轉。由於光速是最快的傳遞速度,所以O處引力分佈情況發生的改變,無法立即傳遞到A處。A處引力分佈的情況在時刻1沒有改變;過了一段時間,到了時刻2,兩個黑洞旋轉的信息才傳遞到A處。A處的引力分佈情況才發生了改變。這就意味著:從時刻1到時刻2,引力實際上是從O處傳遞到了A處。

  4. 所以,只要兩個黑洞不停地旋轉,那麼這個傳遞過程就會不斷進行。那麼,這些傳遞著的引力就是引力波。

  5. 下面視頻用13分鐘詳細介紹了這個傳播過程\n

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    川山洞主


    愛因斯坦在提出狹義相對論的時期,否定了太空“以太”的存在,使太空變成了一無所有的絕對真空環境,讓光能在絕對真空中傳播。

    到了廣義相對論,愛因斯坦又復活了太空“以太”的存在,把“以太”換了一個馬甲叫做“場”。“場”在太空中分佈不均勻,產生了萬有引力。“空間場”和空間“以太”是等價的,“以太”在古希臘哲學中是填充太空中粒子,現代科學已知太空中存在各種粒子,所以有“以太”的太空是正確,沒有“以太”的太空是錯誤的。

    從拍攝出來的黑洞圖像中,可以看到黑洞周圍存在著發光的積吸盤環,黑洞是一個球形不是一個圓盤,所以整個的黑洞表面都是存在積吸盤的,積吸盤的存在,只能證明黑洞周圍是存在大氣層的,從黑洞圖像中看到的積吸盤環的光線,是黑洞大氣在反射進入黑洞的光線和折射來自黑洞背後光線。

    黑洞的周圍存在大氣層,黑洞合併時產生的巨大振動能量,就會傳遞到黑洞周圍的大氣層中,引起黑洞大氣的振盪,黑洞周圍大氣層的震盪,造成周圍空間中的粒子振盪,形成引力波。所有的天體在空間運動都會產生引力波,引力波不是黑洞合併的獨有產物。

    如果把宇宙空間看成是一個海洋,電磁波就像是海洋中的聲波,引力波就是海洋上的海浪。


    太上邪神


    通俗易懂的理解何為引力波?

    談起引力波就不得不把歷史倒回去一百多年前!1916年愛因斯坦就首次預言了引力波的存在,到他認為引力波的振幅非常非常小,他無論如何都想象不到,所以人類也不可能探測得到!

    但是從2016年開始,科學家們就陸續用探測器探測到了引力波信號!

    言歸正傳,何為引力波?

    理解引力波最好的也是最通俗易懂的方式就是把它形象化!比如將時空比作為一張彈性很好的完全平的超大蹦床,如果你在上面放一個重球,那麼平面不再是平的,而且中間凹下去了,那麼這時就好比空間發生了扭曲現象!這時如果在一定的位置上放一個類似的重球,讓兩個球相互作圍繞運動,由於每一個球都會使它周圍的空間彎曲,所以當這兩個球相互圍繞時,就會使得彎曲的時空向外傳遞,而傳遞的這個東西就是引力波!

    大致效果如下圖所示:





    那麼引力波可以逃出黑洞嗎?

    黑洞相對於引力波,我們更為熟悉!我們大致知道的黑洞最大特點就是"連光都無法從其中逃脫"!利用愛因斯坦的理論而言就是,當一顆催死恆星崩潰,它將會聚集成一點,這裡將成為黑洞!

    那麼引力波可以逃脫黑洞嗎?

    其實這是不同概念的問題,不能夠牽扯到逃逸問題!

    引力波不屬於時空中的物質和能量,引力波是時空波動產生的!而黑洞本身也是通過扭曲時空來運作的,所以引力波是一種偷換概念,它並非是一種具有波特性的射線等物質或者能量!簡單地說,引力和引力波根本就是兩種物質!引力波是空間扭曲的漣漪,而黑洞則是靠著扭曲時空來運作的,大家好好仔細想想其中的區別就會明白!



    關於引力波的科普知識:

    • 1916年,愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在!
    • 2015年LIGO獲得了引力波的直接觀察證據,足足跨越了一百年!
    • 引力波是時空扭曲產生的結果,平面時空裡不可能存在!



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    科學無處不在


    引力是質量對空間的作用,影響到了其他物質,引力在相對論中不是真實的力,只是一種時空表象。

    在未被證實的弦論中,有一種引力子,可以穿梭於不同的宇宙,從而使宇宙中的質量,影響到另外一個宇宙的質量分佈。

    關於引力,應該做如下區分

    牛頓力學(接近真實),時空是不可變化的,引力是真實存在的,叫萬有引力。

    相對論(最接近真實,如果能和量子力學接軌就牛逼透了!),時空是相對的,光速是絕對不變的,引力是假象,不是真實存在的一種力,是因為時空扭曲產生的一種物理現象。

    超弦理論(無法證實真偽),世間的一切都是由細小的弦組成,不同的基本物質和能量不過是弦的震動模式不同,存在一種叫引力子的基本力,可以穿透宇宙膜,因此一個宇宙的質量可以影響另一個相鄰宇宙的質量分佈。


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