引力波介紹及探究講解課件

引力波

Gravitationalwave引力波

Gravitationalwave廣義相對論，那就是：時空命令物質如何運動，而物質引導時空如何彎曲。當物質的分布改變時，時空也會相應變化，這一變化以光速傳播開去，就好像在平靜的湖面上丟下一粒小石子，湖面就會有一圈波浪向外蕩去，時空也會將漣漪向外傳開，這便是引力波了引力波最早的提出者：愛因斯坦引力波---“時空的漣漪”廣義相對論，那就是：時空命令物質如何運動，而物質引導時空如何1.空間三維+時間一維，這樣時空就是四維。時空就是時間加空間，是一個整體。

比如：你就處在一個時空里。因為，此時此刻（時間），你一定在某個地方（空間）同樣，人們的宇宙也是時間加空間，所以宇宙就是四維時空。2：時空告訴物質如何運動；

物質告訴時空如何彎曲物質（有質量的東西，可能是能量，因為能量也有質量）如何在它的時空里運動，取決于它所處的時空性質。另一方面，只要有物質存在的時空，就會彎曲。彎曲程度、怎么彎曲，取決于它肚子里的物質質量大小以及分布。1.空間三維+時間一維，這樣時空就是四維。2：時空告訴物質如他認為物體之所以會互相吸引是因為重的物體扭曲了時空，其它物體則選擇了扭曲時空中的最短路徑。愛因斯坦的廣義相對論：愛因斯坦通過數學方法發(fā)現時空結構是彈性的，就像蹦床。他認為物體之所以會互相吸引是因為重的物體扭曲了時空，其它物體引力波的產生任何具有質量的物體，或是劇烈的加速過程都會產生引力波。引力波的產生任何具有質量的物體，或是劇烈的加速過程都會產生引引力波實在是很“懶”，很少與物質發(fā)生任何作用。假設一列引力波以平面波形式傳播，在真空的宇宙空間中，它不會有任何衰減，永遠傳遞下去。但如果存在物質，就會與引力波相互作用并吸收一部分引力波攜帶的能量。引力波探測的難度假設迎面走來一串引力波，你會變高變瘦，接下來變矮變胖，再變高變瘦??當然，想靠引力波改變體型是不可能了，除非你就站在引力波波源附近（友情提醒：黑洞有100種方法讓你在它旁邊活不下去，如果你想試試，黑洞是不介意陪你玩玩的），否則引力波只會把你的身高拉高（然后壓扁）那么一點點——大概就是一個氫原子的100億分之一吧。引力波實在是很“懶”，很少與物質發(fā)生任何作用。假設一列引力波引力波探測的難度理論研究表明，引力波是橫波，以光速傳播。由于它的高度非線性，它不具有像電磁波、機械波的反射、干涉、衍射等性質，也不滿足疊加原理。它的作用截面非常小．穿透能力非常強。它能穿越時空穿透地球。因此它能攜帶古老而遙遠的信息，但它又是非常微弱的。因而探測引力波首先必須對引力波源進行分析。引力波探測的難度理論研究表明，引力波是橫波，以光速傳播。由兩個黑洞產生的引力波的3D示意圖。圖片來源：Henze,NASA由兩個黑洞產生的引力波的3D示意圖。圖片來源：Henze,N引力波的測量困難得異乎尋常，這并不是說引力波的源釋放的能量微弱。恰恰相反，像上述的致密雙星并合過程，應該說是宇宙中最為劇烈的事件之一——它所釋放的能量，遠遠超出太陽一生釋放能量的總和，而這么大的能量往往集中在最后的一秒之內爆發(fā)，所以在那一刻，整個宇宙中所有別的天體釋放功率的總和都及不上它。幸運的是，它幾乎不和物質相互作用，這就意味著來自核心區(qū)域的信息可以暢通無阻地沖出來，傳播到遙遠的宇宙空間去。不幸的則是，它幾乎不和物質相互作用，也意味著哪怕引力波攜帶著巨大的能量從探測器經過，也很難留下任何蛛絲馬跡。引力波的測量困難得異乎尋常，這并不是說引力波的源釋放引力波的探測可能的引力波源可分為兩大類．天體引力波源和實驗室(人工)引力波源。引力波的探測可能的引力波源可分為兩大類．

引力波人工源愛因斯坦在1916年提出了一個旋轉棒的方案：用一根二十米長、五百噸重的鋼棒，以非?？斓乃俣壤@棒的中心旋轉，就能產生引力子來。不過，要使這樣的龐然大物飛速旋轉，實在太困難了，即使旋轉了，從目前的技術水平來講，人們還是找不到引力子的，因為用這種方法產生的引力子是非常微弱的。引力波人工源愛因斯坦在1916年提出了一個旋轉棒的方案：韋伯棒上世紀60年代，美國馬里蘭大學的約瑟夫·韋伯（JosephWeber）建造了一個直徑一米、長度兩米的鋁制圓柱體。當引力波經過圓柱體時，引力波會迫使圓柱在不同方向上不斷地拉伸和壓縮。韋伯棒上世紀60年代，美國馬里蘭大學的約瑟夫·韋伯（Jose激光干涉美國加州理工的著名引力學家基普·索恩（KipS.Thorne）關注到了這個新方法于是，在上世紀90年代，由加州理工和麻省理工合作主導的兩個激光干涉引力波觀測臺（LIGO）正式開工建設。激光干涉美國加州理工的著名引力學家基普·索恩（KipS.LIGO觀測到了什么？在2015年9月14日格林尼治標準時間9點50分45秒，LIGO位于美國利文斯頓與漢福德的兩臺探測器同時觀測到了GW150914信號。GW150914是一個36倍太陽質量的黑洞和一個29倍太陽質量黑洞并合事件，在并合后產生了一個62倍太陽質量的黑洞。發(fā)生于距離我們十幾億光年以外。也就是說LIGO探測器真實地探測到了很久很久以前，一個很遠很遠的星系發(fā)生的一件驚天動地的大事！LIGO觀測到了什么？在2015年9月14日格林