宇宙中充满了引力波,为什么我们却感觉不到?

如题所述

在宇宙中,引力作用是非常关键的作用力。引力不仅仅将天体互相聚集,形成星系,还会在空间结构中产生引力波。

爱因斯坦在提出广义相对论后,意识到引力可以产生波,通过对广义相对论进行简化,爱因斯坦发现了引力波,但是引力波的结论受到了很多科学家,甚至是爱因斯坦本人的怀疑,科学家不确定引力波是真实的,还是简化过程中的非科学产物。

物理学家花费了数十年时间,才找到了引力波确切存在的证据,并且引力波在宇宙中十分常见。可惜的是,引力波非常弱,即使是黑洞合并产生的引力波,也很难对远处的事物造成影响。

引力波虽然常见,却非常“弱小”:

引力波和其他波非常相似,就像在水中运动产生的水波,声音产生的声波,电子运动产生的电磁波,想要产生引力波,只需要利用有质量的物体进行运动或增加质量。

在自然界的四种基本力中,万有引力是最弱的一种,想象一下,我们每天都在举起杯子,而举起杯子的动作,其实是与整个地球的引力作用进行抗争,但是几乎每一个人都能轻松战胜地球。

由此可见万有引力的强度确实非常弱,而由于引力作用产生的引力波,更加弱小。

我们摆动手臂,理论上就可以产生引力波,但是通过摆动手臂产生的风力,要远远大于引力波的作用~

宇宙中可以产生较强引力波的现象,就是黑洞的合并,当两个黑洞合并,产生的引力波会非常强大,如果我们距离合并区域仅有1公里,那么引力波可以直接将我们撕裂。但是我们退到100公里外的地方,引力波甚至不能影响我们的头发。

虽然引力波可以以光速传播,但短距离的传播,就会导致引力波的快速衰弱。黑洞合并的引力波可以传播到整个宇宙,却不会对远方的宇宙产生任何影响,我们在生活中产生的引力波更是可以忽略不计。

引力波的特征,让科学家可以“看到”隐藏的秘密:

引力波过于弱小,是一个无法解释的秘密,但是由于引力波的弱小,让引力波几乎不与任何物质产生相互作用,引力波可以在整个宇宙自由传播,基本不会受到阻碍,也不会被吸收。

科学家可以通过引力波,看到平时看不到的宇宙秘密,引力波的正式发现,也让科学家有了一个全新的视角观察宇宙。

如果在遥远的宇宙深处,两个黑洞产生了合并现象,由于黑洞的巨大引力,合并几乎不会产生任何电磁辐射和光学信号,人类目前的望远镜完全无法观测。

但是黑洞合并产生的引力波,可以突破黑洞的引力作用,传播到其他地方,科学家检测到足够强度的引力波,就可以推断出引力波产生的源头以及距离,目前科学家已经通过引力波,确认了至少40次黑洞合并事件。

总结:

引力波的证实,是现代物理学的一次重大突破。

但是宇宙中的引力波和引力一样,非常弱小而且无法远距离传播。虽然引力波无处不在,我们却感受不到,甚至连最精密的仪器都很难探测到过于遥远的引力波。

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第1个回答  2023-05-02
我们在地球上,能够时时刻刻地感受到重力的作用。任何有质量的物体之间,都会产生万有引力,而万有引力在地球上,则可以将我们与地面紧紧地联系在一起。当然,重力或者说是万有引力,绝不仅仅是将两个物体结合在一起的力这么简单。我们根据对爱因斯坦广义相对论的理解,引力可以在特定的情况下,在宇宙中产生时空涟漪,从而产生引力波。

爱因斯坦于1915年正式提出了广义相对论,这个理论是在之前狭义相对论的基础上,进一步将时间、空间、质量、能量、力等进行了统一。在广义相对论中,引力被描述为时空中的一种曲率几何属性,即任何有质量的物体,都会在宇宙中引发时空弯曲,这个弯曲的曲率(弯曲程度的大小)与物质本身的质量以及辐射的能量-动量张量有直接的关系,它们之间的关系可以用引力场方程加以阐释。

根据引力场方程,爱因斯坦以及后来的科学家们,预测出了有关时间膨胀、光的红移、引力波、黑洞等宇宙现象,而且所有的预言,迄今为止已经被众多的观测和实验所印证。对于引力波的预言,其实在广义相对论提出后不久,爱因斯坦预测出引力波的存在,不过他却对这个结果产生怀疑,因为引力波的推倒,是通过广义相对论的简化形式出现的,爱因斯坦当时还不知道引力波到底是真实存在还是简化过程的产物。

大家知道,广义相对论的引力场方程求解很困难,毕竟它是由10个二阶非线性偏微分方程所组成的方程组,可以用如下的方程式进行表达。

方程的左边代表的是时空曲率,表明宇宙时空的几何弯曲程度;方程的右边表达的是物质的能量动量,体现的是物质的存在状态。引力场方程与测地线方程一起,共同构成了广义相对论的核心。爱因斯坦之后的科学家们,花了几十年时间,才得出广义相对论支持引力波真实存在的确切结论。

按照广义相对论,宇宙中凡是牵涉到有质量物质的运动,在运动过程中都会产生引力波。正如我们在水中投掷一个石子,水体的扰动可以产生水波;击打架子鼓时,鼓面的运动引发空气的振动可以产生声波;如果能将物体组成的微观原子中的电子形成摆动,那么就可以形成电磁波。而要形成引力波,我们只需要将物体进行加速,理论上就可以实现。

引力波一旦形成,那么就会以光速从源头向四外传播,形成时空涟漪。所以,我们处在地球上,当然在任何时候,都会有引力波穿透我们的身体,我们的身体也会在引力波的作用下,产生一定程度的挤压或者拉伸,这些都是理论上的,而且是客观存在的。

尽管宇宙中几乎所有的物体,都一直在持续地产生引力波,但相信我们中的所有人,对此根本没有留意,或者说根本没有觉察到引力波的存在。究其原因,是因为引力波所产生的作用效果太过于微弱了,简直可以忽略不计。

在物理学中,目前发现宇宙中存在着四种基本作用力,分别为强核力、弱核力、电磁力和引力,其中引力是四种基本作用力中作用效果最弱的成员。即使将引力放大到十亿倍,它仍然要落后于其它几种基本力好几个数量级。而引力波是引力发生变化后引发的时空弯曲作用,作用效果会更加微弱。

这就是理论上我们使劲挥舞胳膊能够产生引力波,但实际上几乎不存在的重要原因。如果要使引力波的作用效果变得明显,那么就必须严重弯曲宇宙的时空,从而需要从根本上需要非常大的质量和能量变化。因此,在宇宙中,能够引发可供人类观测到的引力波,也只有像黑洞合并、黑洞吞噬中子星或者恒星、中子星碰撞、超新星爆发等极端事件,才可以引发非常剧烈的时空波动。

假如我们处在两个黑洞合并时事件视界的数公里半径范围,那么合并事件所发生的引力波,肯定会将我们撕碎。但是,如果处在几百公里之外,引力波的作用效果就变得非常弱了。所以,我们可以想象,在地球上,探测引力波的难度有多大。上述那些宇宙的极端事件,所发生的区域,距离地球少说也有几百万光年,多数都在数亿甚至几十亿光年之外。到达地球上的引力波,波的振幅宽度都赶不上原子中质子直径的大小,大家可以想象一下,这是何其微弱的振动。

引力波极其微弱的特性,是造成科学家们很长时间没有探测到它们的根本原因。直到2015年,激光干涉引力波天文台 (LIGO)才首次直接探测到引力波的存在,其目标来源于14亿光年之外两个黑洞的合并事件。

虽然从遥远天体事件所发出的引力波到达地球后已经非常微弱,但是引力波还有一个特殊的特性,那就是几乎不与物质发生相互作用,从而可以在整个宇宙中自由传播而不会发生散射或者吸收,因此,科学家们可以通过监测到的引力波,来分析背后它们所隐藏的信息。

比如,两个黑洞发生碰撞,如果不发出任何形式的电磁辐射,那么对于天文望远镜来说就力不能及了。但是,在两个巨大黑洞合并时,会以引力波的形式释放大量能量,据科学家判断,所释放的能量,将要比可见宇宙中所有恒星产生的能量总和还要多。引发的时空涟漪,才得以传递到地球,从而被地球上的特殊仪器侦测到。

从2015年首次探测到引力波后,这5年的时间里,激光干涉引力波天文台 (LIGO)和意大利的处女座引力波探测器,已经探测到了50个左右的黑洞碰撞事件。目前,引力波探测已经从之前的偶尔性工作演变为一个成熟的天文学分支。利用引力波这个宇宙中最为微妙的振动,相信在不久的将来,科学家们一定会揭开更多宇宙运行的新奥秘。本回答被网友采纳
第2个回答  2022-03-22
宇宙中充满的是粒子和摩擦作用,涡旋引力作用!并不是所谓引力波!而且这种涟漪也不可能形成引力!更不用说这种所谓引力波是个概率事件而不是常态!
第3个回答  2023-04-03
是由于地球在自转的过程当中,我们相对于地球是静止的,所以我们就感受不到。
第4个回答  2021-12-06
引力波过于弱小,是一个无法解释的秘密,但是由于引力波的弱小,让引力波几乎不与任何物质产生相互作用,引力波可以在整个宇宙自由传播,基本不会受到阻碍,也不会被吸收。