科学家探测到引力波:引力波被发现,引力波是什么(3)
我看到的一项估计声称,国家科学基金会(NSF)已经向LIGO项目拨款十多亿美元。这是一个真正昂贵的实验,而它的目的只有一个,就是检测到引力波。如果在几十年的尝试之后这个目的终于达到了,你当然会打电话给别人,说:“天呐,您猜猜刚发生了什么?”一项有基础性重大意义的发现刚刚产生了,你可能会因此获得诺贝尔奖,你会很自然地想要告诉其他人,不是吗?所以,我觉得让所有人都对这一发现保持沉默实在是太难了,当然会有一些信息泄露。
引力波同样可以拉伸和压缩时间。为什么在LIGO的检测里我们找不到这一方面的内容?
答:第一件要注意的事情是,广义相对论是一套关于时空的理论。在时空理论中,空间和时间是一个量。为了描述空间和时间,我们需要建立一个参考系,因此我们需要挑选一个坐标系统。一旦这个坐标系统建立起来,就有很多种不同的方式来描述其他的参考系如何移动。我们通常选择一个非常简单的参考系来建立这一坐标系统,在这一参考系里没有时间组分(但是这并不意味着它不能够包括时间,而只是意味着我们选了一个不用考量时间的参考系。
引力波研究资料图
你可以旋转这个参考系,重新将时间组分包括进来。这么做的原因很重要,如果我们选择一个描述性的参考系,这个参考系有时间膨胀效应,解释起来就很困难,并且无法做到直观。为了有一个确实清晰的理论,我们选择了引力波横向的参考系)。也就是说,如果坐标系从我的额头位置经过,而引力波从正交方向经过,就会拉伸和压缩时空。这就是引力波的两种不同极化方式。这时候你就可以认为有了时间膨胀,并且可以通过数学语言来描述它,但这么做并不直观。
宇宙中的恒星能量十分强大
选择一个适当的参考系来描述引力波效应并不是一件容易的事,很多研究者在这上面都犯了错误。让引力波横向通过参考系,让质量自由落在参考系上,产生引力波效应,测量空间扭曲,这是一种非常直观的思考方式。
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