引力波造成的时空弯曲到底是怎样的

网上有关“引力波造成的时空弯曲到底是怎样的”话题很是火热,小编也是针对引力波造成的时空弯曲到底是怎样的寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望...

网上有关“引力波造成的时空弯曲到底是怎样的”话题很是火热,小编也是针对引力波造成的时空弯曲到底是怎样的寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。

频率变得较低

引力波作为一种波,会产生多普勒效应,频率变得较高 ,在远源处为平面波;有两个独立的偏振态;携带能量;在真空中以光速传播。

在运动的波源后面,产生相反的效应,波长变得较长,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。引力波是横波,波被压缩,波长变得较短,波源的速度越高.

引力波是指时空弯曲中的涟漪。

多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化,在运动的波源前面,所产生的效应越大,根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

引力波作为一种波,会产生多普勒效应

牛顿万有引力定律与爱因斯坦时空弯曲理论有什么联系和区别?

广义相对论并没有说引力会导致空间弯曲,恰恰相反,爱因斯坦在广义相对论里把引力看成是时空弯曲的几何效应。

广义相对论对引力的解释

大质量物体引起周围时空弯曲,小质量物体进入这个弯曲时空后,自然而然沿着弯曲时空作“测地线”运动。

所谓测地线即空间中两点之间的最短路径,在平直空间中它就是一条直线,而在弯曲空间中则是一条“短程曲线”。既然是弯曲时空,那这条测地线肯定是一条曲线,物体在大质量物体周围空间沿着曲线运动,看上去很像是受到大质量物体的一种吸引作用力,使小物体围绕着大物体转动,就像物体作圆周运动是因为受到向心力作用。由上面的叙述可知,实际上大小物体之间并不存在这种“吸引力”,这只是一个几何效应,但人们仍然把这种虚拟力称为“引力”,这就是广义相对论对引力的解释。总结一下: 大小物体之间的“引力”是小物体沿着大物体周围的弯曲空间作测地线运动的几何效应,是时空弯曲产生了“引力”,而弯曲的时空就是“引力场”,平坦的时空是没有引力场的,当然也就没有“引力”。

爱因斯坦试图把引力与其他力统一的“统一场论”

爱因斯坦在创建相对论时就意识到,自然科学中的“统一”的概念或许是最基本的一个法则,他确信自然界应该满足简单性原则,他认为自然界的四种相互作用(强力、弱力、电磁力和引力)应该统一在同一根源。首先,他不认为引力是实在的力,并在广义相对论中成功地将其几何化,他对其他三种力的看法也是如此,所以接下来他试图把其他三种力也几何化,用单一场论同一原则下来解释所有相互作用基本粒子之间的关系。

遗憾的是,他后半生的精力虽然都致力于研究这一统一场论,但最终没有成功。不过他这一建立统一理论的思想始终吸引着人们不断去 探索 。

量子力学对引力的解释,以及其“大统一理论”的发展现状

现代科学的另一支柱――量子力学也试图建立大统一理论,不过却认为,引力与自然界的其他三种力一样,都应该是实在的作用(这一点与广义相对论对引力的解释是不同的。这大统一理论与爱因斯坦的统一场论是有区别的),这其他三种力都由媒介粒子来进行传递和交换实现相互作用,比如说强力由胶子来传递,主要存在于原子核里质子和中子这些重子之间,还有这些重子内部三个夸克之间。

弱力出现于放射性衰变中,由W及Z玻色子传递。电磁力最广泛,出现于我们的日常生活中,包括平常所说的弹力、摩擦力、压力、拉力、推力等等都属于电磁力,当然还有电力、磁力、电磁波等,电磁力由光子传递交换。

量子力学认为引力也应该由媒介粒子进行传递交换,并把这种粒子称为“引力子”,于是一场寻找引力子,建立大统一理论的行动开始了。

上世纪六十年代,格拉肖、温伯格和萨拉姆先把弱力和电磁力统一,用统一理论可以解释两种作用的各种现象。接着上世纪七十年代有人提出强力、弱力和电磁力的大统一理论,不过未获得成功。当然“引力子”至今也没找到,至于把四种力统一在一起的终极理论更是任重而道远。自上世纪九十年代到进入二十一世纪以后,科学家又陆续推出“超弦”和升级版“M理论”,但终未能证实,现在人们还在努力。

最后

目前对“引力”描述最成功的还是爱因斯坦的广义相对论,引力与时空是有关的,它们之间的准确关系,有句话说的好:物质告诉时空怎样弯曲,时空告诉物质怎样运动。

意思就是物质产生了时空并弯曲了时空,弯曲了时空才有了“引力”;离开物质就不能谈时间和空间,时空也不能脱离物质而单独存在,而物质也只能在时空中运动(引力体现)。

物质的时空弯曲使物质相互靠近,和物质相互吸引,是一种事情的二种解释,而以前者更接近事物本质。

所有物质向零空间、零时间趋向,是物质发展变化的总趋势。没有这个总趋势,就没有黑洞、奇点大爆炸,也同样没有现在的宇宙。

判断相对论的正确与否,用中国的俗语:解铃还须系铃人,要从迈克尔逊莫雷实验入手。要怎么用经典理论来解释迈克尔逊莫雷实验结果呢?光有波粒二象性,就分别用波动性和粒子性来分析迈克尔逊莫雷实验,看看经典理论能不能解释迈克尔逊莫雷实验结果吧!

一、用超声波来做迈克尔逊莫雷实验,超声波具有束射性,频率越高束射性越好,超声波具有折射能力,所以用超声波进行迈克尔逊莫雷实验是没问题的。根据声波的传播速度只与介质的温度密度等物理状态有关,不用做实验都能知道波在实验装置中处处的速率是相同的,传播到测试点的速度当然也是相同的。实验结果是声波的传播速度是不会受到地球运动速度影响的,实验的结果用经典理论就能解释,哪有尺缩效应啊!哪有声速不变原理啊!哪有声音传播不需要介质呢!如果有,就应该能推论出声速相对论。

二、用钢珠等高弹性圆球,来做迈克尔逊莫雷实验,把迈克尔逊莫雷实验装置中分光的玻璃镜片换成中心有个小洞的斜置钢板,把光源换成等速的钢珠发射装置,把反射镜换成反弹钢板。1、开启斜置钢板的小洞,发射钢珠,让钢珠通过斜置钢板的小洞,相当于光子的折射,当钢珠射到反弹钢板反弹时,关闭斜置钢板的小洞,钢珠射到斜置钢板弹射到测试点,如果不计算空气的阻力钢珠运动到测试点的速度等于钢珠发射时的速度。2、关闭斜置钢板的小洞,发射钢珠,钢珠射到斜置钢板后,向反弹钢板弹射,相当于光子的反射,当钢珠射到反弹钢板反弹时,打开斜置钢板的小洞,让钢珠通过小洞射向测试点,如果不计算空气的阻力钢珠运动到测试点的速度等于钢珠发射时的速度。实验结果钢珠的运动速度不会受到地球的运动速度影响,实验结果用经典理论就能解释了,哪有尺缩效应啊!哪有钢珠运动速度不变原理啊!如果有,就应该能推论出物体运动速度相对论。

用波动理论和牛顿运动定律,都能证明迈克尔逊莫雷实验结果是符合经典理论的,实验结果用经典理论就能解释了,爱因斯坦的非经典理论是不符合实际,没有依据的。

光会导致时空弯曲吗?

牛顿万有引力定律与爱因斯坦相对论是两个层次的理论。

万有引力定律就像一个梯子的下面几级,比较接地气,指导了人类几百年的科学研究和技术发展;而广义相对论是梯子的上面几级,站得更高看得更远。

但我们爬梯子必须先踩在下面几级才能攀爬到上面。

因此牛顿的万有引力为爱因斯坦的高层梯子奠定了基础,没有这个基础,爱因斯坦的上层梯级就成了空中楼阁,虚无缥缈。

传说牛顿发现万有引力是树上的苹果砸到头上砸出来的,这当然是闲扯,但现在爱因斯坦发现了梯子的上面几级,就能够爬到树上把苹果摘下来,解剖苹果发现了更深层次的秘密。

说白了,就是爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论比万有引力定律站得更高,指导意义更深远。

但牛顿的万有引力这个基础打得很牢很稳,至今依然闪烁着灼灼光芒。

万有引力是迄今人类发现最基本的四种力中的一种力,也是最早发现的一种力。

牛顿发现了万有引力定律,其表达式为:F=GMm/r?

式中,F表示万有引力值,G为引力常数(6.67x10^-11N?m?/kg?),M和m为引力相互作用的大小物体,r为M和m的距离。

这个定律说明了引力的大小与两个相互吸引的物体质量乘积成正比,与两个物体距离平方成反比。特别要说明的是,距离是指两个物体质点的距离,而不是表面距离。

人们根据这个定律,能够计算出地球等天体的引力,才能计算出环绕速度、脱离速度和逃逸速度,从而让火箭能够飞出地球大气层,或环绕地球飞行,或飞往月球,或飞出地球引力圈甚至太阳的引力圈。

在地球上,环绕速度为每秒7.9公里,脱离速度为每秒11.2公里,逃逸速度为每秒16.7公里。

所谓环绕速度就是一个与地球引力抗衡的速度,达到这个速度既逃脱不了地球引力,又不会被地球引力拉拽下来,就成为地球人造卫星。

因为引力随着距离平方成反比,因此卫星在不同的高度,所需的速度就不一样,越高速度就越慢。

其关系式为:GM/r=v?

式中,G为引力常数,M为地球质量,r为人造天体与地心的距离(轨道高度+地球半径),v为速度。

脱离速度实际上就是地球的逃逸速度,在地球上发射飞船,只要达到了这个速度,就能够逃离地球引力,飞往其他行星;而所谓逃逸速度,实际上是在地球上发射人造天体逃出太阳引力的速度。

太阳是个庞大的星球,在其表面的逃逸速度为617.7公里/秒,但引力与距离平方成反比,在地球这个位置加上地球本身的公转速度只需要46.7公里/秒的速度,就能够逃离它的引力,地球公转速度为每秒约30公里,因此利用这个动能,发射只需要增加16.7公里就能够逃离太阳系。

这就是根据牛顿的万有引力定律,引申出来的三个宇宙速度。环绕速度被称为第一宇宙速度,脱离速度被称为第二宇宙速度,逃逸速度被称为第三宇宙速度。

牛顿虽然聪明,对万有引力只知其然,不知其所以然,没有悟出其根源。

这个万有引力是怎么产生的呢?其是怎么出现的呢?牛顿往前再走一步,大概就没爱因斯坦什么事了。

当然爱因斯坦之所以能够揭示出万有引力的本质,也并非比牛顿聪明,而是经历了几百年一代代科学家的前赴后继,已经得出了很多新的发现和理论。

爱因斯坦相对论成果,就是在学习总结前人的很多发现和理论基础上得到升华的。

爱因斯坦的时空理论认为:质量才是引力的根源,凡有质量的物体,都会产生引力。小到一个原子,大到一个星球,都有万有引力作用。

质量怎么导致了引力呢?原来质量会对时空造成扰动,就像一个石头丢进水里,就会对周围的水造成扰动。

看不见摸不着的时空就像水遍布宇宙的任何角落,所有的物质都在时空中存在和运行。

这些物质在时空中,质量越大,导致的扰动就越大。

这种扰动有点像漩涡或陷阱,每个大大小小的物质都会在自己周围全方位造成漩涡或陷阱,质量越大,漩涡陷阱就越大越深。

物体靠近时就会相互掉进对方的陷阱,看起来就是两个物体的相互吸引;小的物体经过大物体附近,就会掉进大物体的陷阱,看起来就是大物体对小物体吸引。

有人用绷紧的床单,上面放大大小小的球体,会把床单压出一个个凹陷,两个附近的球体就会滚到一起。这种质量与时空关系比喻有一定道理,但并非完全如此,还需要发挥全方位的空间想象力,才能够理解。

这就是万有引力的根源和本质~质量导致的时空弯曲。

时空弯曲效应与引力定律的结论是一致的,与质量成正比,与距离平方成反比。

但爱因斯坦的理论触及了时空的根本,因此预言了很多现象,如时空弯曲、黑洞、引力透镜、引力波等等,这些都被后来的科学观测发现所证实。

爱因斯坦相对论认为质量导致的时空弯曲,不仅仅会发生万有引力现象,还会导致时间膨胀。

空间弯曲是万有引力的根源,时空弯曲是时间膨胀的根源。

因此,爱因斯坦的发现不但揭示了万有引力的本质,还在更高层次揭示了宇宙的本质。

这个本质就是在我们宇宙,时间、空间、物质是三位一体的,物质运动变化,必然带来时间和空间的变化。

在我们四维时空,空间和时间是运动着的物质存在形式,空间是物质的广延性,时间是物质运动变化的标记,它们都是不以人意志为转移的客观存在,三者相互相成缺一不可,与宇宙共存亡。

有了这个基本认识,宇宙中的一切变化都离不开这三位一体的相互作用,这就是相对论阐述的内容。

因此,相对论认为,时空是相对的,随着物质运动变化,时空也会发生变化。

时空扭曲或弯曲,就是这种变化的表现。

导致时空变化的有两个因素,一个是速度,一个是引力。

狭义相对论认为,速度会使时间变慢,空间变短,当运动速度达到光速时,时间停止,空间为零。这就是速度的尺缩钟慢效应,表达式为:t'=t/?[1-(v/c)?]

式中,t'是速度时间膨胀效应值,t是低速系观测者第一个时钟时间记录,v是第二个时钟相对第一个时钟的移动速度,c为光速。

广义相对论认为,引力越大时间越慢,当引力达到极端时,空间无限弯曲(黑洞),时空消失。这就是引力的时间膨胀效应,表达式为:t'=t?(1-2GM/rc?)

t?为引力时间膨胀效应值;t为低引力惯性系观测者时间流逝值;G为引力常数;M为天体质量;r为天体半径;c为光速。

上述公式说明速度和引力达到极限时,时空归零了,在走向极端的过程中,时空会线性变化。

通过爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论,人们知道了一切事物不但受到万有引力影响,还会受到时空膨胀的影响,这样火箭飞上天就不光是要考虑三个宇宙速度了。

现代航天如果没有相对论指导,发射的深空远航飞船就会不知所踪。

三个宇宙速度只能够飞出地球,但要飞到那里去,怎么遥感和定位,就需要相对论来调整了。

比如GPS卫星定位系统,由于卫星在2万公里高空运行,引力比地球表面要小,时间就会快一些;而卫星又以每秒约4公里速度运行,时间又相对比地表要慢一些。

根据测算,GPS导航卫星引力影响导致时钟快了千亿分之五十三,而速度导致的时间变慢为千亿分之八,这样里外一折,卫星时钟比地表时钟快了千亿分之四十五。

这个影响看起来很微小,我们上下班差这点时间根本感觉不到,但导航定位系统如果不按照相对论效应调校好天上与地面的时钟,定位和导航就会失之毫厘谬以千里。本来想开着个车导航去广东,结果去了广西。

根据相对论效应制作制作了一个修正程序,就能够让GPS卫星与地表时钟一致,这样才能够使导航定位精准到位。

由此,人类在发射飞往遥远空间的探测器和飞船时,根据飞行轨迹和途径的天体,定位导航系统都要进行相对论调校,否则就无法到达遥远的目标,甚至定位和通讯都无法进行。

因此,爱因斯坦的相对论是现代物理学的基石,是在牛顿经典力学上的修正和发展,是人类文明进步的结晶。

科学就是这样站在一代代科学家的肩膀上,或者说在一代代科学家建造的梯级上攀升的,越攀越高,从刀耕火种的泥土的基础上,现在已经小可窥夸克粒子的奥秘,大可观星系天体之宏远,下可达马里亚纳海沟,上可踏月亮摘星星。

科学永远在路上,科学家就是点亮路途的灯塔。

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这个结论是对的

就是光的能量也产生质量效应,产生空间弯曲的引力效应。

但是给物理带来革命,早着呢

光的质量效应非常小,因为除以了光速平方这么大的一个量。

你想利用光造成空间弯曲,还不如用一些粒子来得实惠,电子啊,质子啊等等,也都可以很好地操控,实现一些质量效应。它们的质量效应比现在用的光子大很多很多倍

但是话说回来,不论什么粒子,靠近都会碰撞,或者存在斥力,这就导致我们想要将很多很多粒子聚集在一起形成高质量粒子束的时候遇到巨大困难。光子无体积,相互之间无斥力,是达到如此高质量-能量密度的很好的选择。

按照现有的知识,如果想要生成一些特别的空间扭曲,就必须有人工可以设计的庞大质量分布和质量运动。既然如此大的质量密度只能由光做到,将来想实现人工虫洞之类的东西,看来还是要靠光啊

但是,以上只是对未来的猜测,现有的技术,利用光子质量,什么也做不了。

关于“引力波造成的时空弯曲到底是怎样的”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!

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评论列表(4条)

  • 向萍
    向萍 2025年02月03日

    我是华烁号的签约作者“向萍”!

  • 向萍
    向萍 2025年02月03日

    希望本篇文章《引力波造成的时空弯曲到底是怎样的》能对你有所帮助!

  • 向萍
    向萍 2025年02月03日

    本站[华烁号]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • 向萍
    向萍 2025年02月03日

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