是什麼使得引力波創始人愛因斯坦不相信引力波的存在

2021-01-19 萬象經驗

一提起引力波,相信大家都不會陌生,引力波是時空結構的漣漪。宇宙中移動的物體會產生引力波,就像是一艘船在湖面上航行會留下波紋一樣。遙遠宇宙中極其劇烈的災難事件,這些事件包括黑洞合併、中子星碰撞等,都會在時空結構中產生強烈的引力波,而且會傳播得非常遠。當這些引力波在宇宙中傳播時,周圍的物質都會被它擠壓和拉伸。

從地球的角度來看,引力波是非常微弱的,所以探測引力波的技術只有在近幾年才出現。就像其它波一樣,引力波也會隨著距離的增加而減小,當它們到達地球時,已經是非常微弱了。黑洞合併和中子星碰撞產生的引力波,在行進許多光年之後到達地球,在此期間它將壓縮和拉伸其經過的空間和一切物質。在地球上,我們會隨著引力波變胖然後增高,只不過以一種我們察覺不到的範圍悄悄進行,它大概是原子直徑的千分之一。所以我們確實需要非常精密的技術才能看到引力波。

1915年,愛因斯坦首次在發表的《廣義相對論》中首次提出了引力波存在的假設。他提出引力以波的形式傳播的觀點似乎合乎邏輯:電磁波譜上的每一種光,從紫外線到可見光再到無線電,都是以波的形式傳播的。聲音也是以波的形式傳播,所以愛因斯坦認為引力也可以以波的形式傳播。根據愛因斯坦的計算,宇宙中極其劇烈的事件會使空間像鐘聲一樣響起。這與任何有質量的物體所產生的靜態、不變的引力場不同。

然而,在1915年後的幾十年裡,愛因斯坦自己都不相信引力波的存在。1936年,他和同事內森·羅森發表了一篇題為《引力波存在嗎》的論文,這篇文章因為一個數學錯誤被一家雜誌拒絕。就是因為這個錯誤使得愛因斯坦得出了錯誤的結論,認為引力波不存在。

但是,在改正這個錯誤之後,整篇論文的結論就截然相反,結果是引力波真實存在。即使已經從理論上再次證明了引力波的存在,但愛因斯坦仍然不相信,他認為引力波是如此微弱,以至於即使真的存在人類也無法探測到它。

事實上,愛因斯坦並不是唯一一個研究引力波的人。其它著名的物理學家也對引力波做出了重要的貢獻,其中包括羅伯特·奧本海默、羅傑·彭羅斯、卡爾·施瓦西、亞瑟·愛丁頓、基普·索恩和理察·費曼。這些名字大家是不是都耳熟能詳。特別是在1957年,費曼說服了懷疑者,引力波不僅存在,而且還能攜帶能量。費曼的工作為今天的引力波探測器鋪平了道路。2016年2月,LIGO宣布確認首次探測到黑洞合併產生的引力波。

愛因斯坦的另一個重要預言是,引力波將以光速傳播。通過測量引力波信號到達兩個LIGO天文臺之間的時間差,科學家們能夠確定愛因斯坦的預測是完全正確的。

相關焦點

  • 引力波真的存在嗎?
    自愛因斯坦在廣義相對論中預言了引力波的存在後,無數科學家日夜尋找,就是沒有找到。為此美國在列文斯頓和漢福德建造了兩個巨大的引力波探測器,如今十多年過去了,仍然沒有發現。這使得引力波是否真的存在成為了一個縈繞在人們心中的未解之謎。  引力波為什麼這麼難找到?  引力波英文為gravity wave,也稱為重力波。
  • 引力波是什麼:引力波簡單通俗解釋
    愛因斯坦在他的1915年廣義相對論中首次提出了引力波的存在。他認為,電磁光譜中的每種光,從紫外線到可見光再到無線電波,都以波傳播;聲音以波的形式傳播,為什麼引力不應該以相同的方式傳播?然而,在1915年後的幾十年中,愛因斯坦本人對引力波的存在並不確信。1936年,他和他的同事羅森發表了一篇題為「引力波存在嗎?」
  • 愛因斯坦預言中了!引力波「捕手」將出現,它能捕捉引力波
    人類對於宇宙的未知探索對於浩瀚的宇宙來說,人類是非常渺小的,不過這並不影響人類對於宇宙的憧憬。進入到20世紀以來,過去的100多年裡,人類對於宇宙的了解,可以說是從0到1的突破,特別是愛因斯坦的廣義相對論,一直到今天,都成為人類探索宇宙路上的燈塔。
  • 愛因斯坦說宇宙存在引力波,科學家花了40年的時間,證明了引力波
    我們根據愛因斯坦的理論知道了宇宙並不是一個靜態的存在,而是有著動態的波動。並且愛因斯坦認為,我們所生存的宇宙就如同一塊兒有彈性的時空薄膜,在這層薄膜之上的天體不斷的對宇宙空間形成了一種擠壓的壓力,這個時候,空間就發生了變化,形成了扭曲空間。
  • 愛因斯坦怎麼預言引力波的?
    1916年6月,愛因斯坦發現時空彎曲的擾動可以是以光速傳播的波,這就是引力波。 我們日常生活中任意兩個物體之間雖然存在引力,但非常微弱,可觀的引力只存在於天體之間。 早在1907年,愛因斯坦就通過引力與加速的等效,預言了引力紅移,即引力改變時間。但是直到愛因斯坦去世5年後的1959年,引力紅移實驗才由龐德(R.Pound)及其學生雷布卡(G. Rebka)完成。
  • 引力波是什麼?引力波的發現意味著什麼?
    愛因斯坦廣義相對論中有一個重要預言,如果大質量天體發生碰撞、超新星爆發等極端宇宙事件會產生強大的引力波。這是一種時空漣漪,就像波一樣傳遞開來,數十年內科學家一直在尋找引力波,但都沒有發現。2015年9月,美國亞利桑那州立大學有了新的發現,科學家勞倫斯 克勞斯指出雷射幹涉引力波天文臺發現了引力波,如果這個發現屬實,那麼將是一次轟動性的科學事件。
  • 引力波是什麼?我們為什麼要探測引力波?
    引力波是時空中「漣漪」,是由宇宙中某些最劇烈和充滿活力的過程引起的波紋。在1916年,愛因斯坦(AlbertEinstein)在其相對論的一般理論中預言了引力波的存在。愛因斯坦的數學計算表明,巨大的加速物體(例如中子星或彼此繞軌道運行的黑洞)會破壞時空,從而使時空起伏的「漣漪」向遠離源的所有方向傳播。
  • 引力波被探測到了,但引力子可能並不存在!
    那麼有引力場,一定就有引力波,有引力波意味有組成引力波的引力子。這也是愛因斯坦先生的預言。 而引力波在2016年被探測到了,這多麼讓我們驚喜!隨著對引力波的研究,我相信會有更多的發現。我們這樣推理,是因為我們不相信「無物質」的作用,就是引力這樣的作用不是虛無中誕生的。但是我們這樣推理也很頭疼,頭疼主要來源於兩點:第一引力作用的速度理解;第二引力子尚未被直接觀測到。
  • 世紀重大發現:引力波與愛因斯坦的完美擁抱
    牛頓引力定律只是低速度描述引力場的近似,而愛因斯坦給出更加完美的普適方程,並獲得大量實驗驗證支持;牛頓引力理論無法給出引力波的概念,因為其方程不能提供輻射的解。類比電磁波,有助我們概念的簡化、生動理解引力波的含義。GR的引力場方程可以獲得如同電磁場一樣的傳播解,其時空波動的傳播速度是光速,依此愛因斯坦預言了引力波的存在。
  • 80年前,PRL為何拒絕了愛因斯坦的引力波預測?
    科學巨人的脾氣,看起來有時候還不小!  想知道Physical Review為什麼拒稿這篇文章麼? 引力波存在嗎? 不存在!這是愛因斯坦這篇文章的結論!  文章改頭換面發表了  那麼,這篇文章又是什麼命運呢?改投其他期刊唄。在這一點上,愛因斯坦和咱們今天這些攢論文的學者,也沒有什麼區別。
  • 引力波是什麼?時間、光速、引力波,到底帶給時空什麼樣的神秘改變?
    愛因斯坦是世界上最偉大的科學家,而且不是之一,是唯一的最偉大科學家,愛因斯坦的偉大很多人沒有一個深切的認識。其實愛因斯坦帶給我們的是一個對時空的認知,帶給我們一個活靈活現的宇宙時空。這樣的宇宙時空定律,改變了我們認為宇宙是無序的想法,使我們對宇宙的研究更加的深入。
  • 引力波與暗物質有什麼關係?若你相信引力波,那宇宙只有四個維度
    比如,一些解釋暗物質和暗能量的理論是基於在這更多額外的維度存在於我們每天經歷的維度外,只是他們小到難以察覺以及非常難去發現的這個概念。圖解:1.3億光年外的2顆中子星的超級「車禍」為我們提供了一些調查我們宇宙有少次元的偉大線索。
  • 愛因斯坦預言的「引力波」被證實,它的發現意味著什麼?
    作者:文/犇犇奇思妙想早在1916年,愛因斯坦就基於廣義相對論預言了宇宙中存在引力波。那麼,什麼是引力波呢?它是指物體加速運動時產生的引力輻射。當大質量的天體發生碰撞,或者超新星爆發,亦或者兩個黑洞發生碰撞時,就會產生強大的引力波。也就是說,只有較大的天體發生宇宙極端事件時,才會發出較為容易探測的引力波。因此,長久以來,引力波仍然是一個推測。直到2016年,LIGO科學組織和Virgo團隊才利用高級探測器,首次探測到了雙黑洞合併時產生的引力波信號,也證實了愛因斯坦關於引力波預言的正確性。
  • 回到1916和愛因斯坦探秘引力波與雷射
    1880年代,美國物理學家麥可孫設計出以他名字命名的幹涉儀,在兩條互相垂直、長度相等的路徑末端放置反射鏡,使得兩束光匯聚到起始的分光鏡。 他用它來測量光波的媒介(以太)相對於地球的速度。如果存在以太,因為地球在運動,那麼對於不同方向的相同距離,光傳播的時間就會不同,從而導致相位差。 1887年,麥可孫和莫雷( E. W. Morley) 確定了地球相對於以太的速度為零。
  • 引力波背後的故事
    【閱讀原文】 【梁鵬:愛因斯坦也曾犯錯】 1936年,愛因斯坦的狹義相對論已經使得他獲得了科學界的至尊地位的時候,他的一篇文章《引力波存在嗎?》投向了《Physical Review》,文章的結論是:引力波不存在!
  • 引力波是什麼東西?對人類有什麼影響?
    正是愛因斯坦在1915年的廣義相對論中,首次假設了引力波的存在。他認為引力在波中傳播似乎是合乎邏輯的:電磁頻譜上的每一種光,從紫外線到可見光再到無線電,都是在波中傳播的。聲音以波的形式傳播。為什麼引力不應該以同樣的方式傳播?愛因斯坦計算出宇宙中極端劇烈的事件會使宇宙像鍾一樣響。這與靜止不變的引力場的概念不同,引力場是由任何有質量的物體產生的,比如恆星或行星。
  • 發現引力波有多難?愛因斯坦當年投稿也遭拒
    對於引力波的發現,陳雁北接受採訪時曾說:「我相信愛因斯坦看到今天的結果,一定也會嚇一跳,儘管他會因自己在廣義相對論、量子力學、雷射等多個領域的貢獻感到欣慰,但百年來物理學已獲得前所未有的發展。對於人類今天的成就,愛因斯坦一定無法想像。」
  • 《星際穿越》編劇助推引力波探測 系LIGO創始人
    在向全世界宣布人類首次探測到引力波的記者會上,基普·索恩走上講臺。在不少科學家看來,與並不相信引力波可被探測的愛因斯坦相比,這個堪稱「引力波探測」大戲「編劇」的老頭兒,更應該站在那裡。  沒有索恩就沒有LIGO項目  索恩的頭銜很多:美國「雷射幹涉引力波天文臺」(LIGO)聯合創始人、加州理工學院物理學教授、幾代前沿理論物理學家的導師、開創多個物理學分支領域的先驅、科幻電影編劇、科幻作家……  LIGO執行主任戴維·賴茨說,沒有索恩,就沒有LIGO項目。
  • 什麼是引力波?
    【張天蓉:終於探測到了引力波】 與電荷運動時會產生電磁波相類比,物質在運動、膨脹、收縮的過程中,也會在空間產生漣漪並沿時空傳播到另一處,這便是引力波。 愛因斯坦在100年之前預言存在引力波,但是,由於引力波攜帶的能量很小,強度很弱,物質對引力波的吸收效率又極低,一般物體產生的引力波,不可能在實驗 室被直接探測到。
  • 引力波是什麼??
    100多年前,偉大的科學家愛因斯坦提出了許多關於重力和空間的想法。引力波是愛因斯坦在廣義相對論中提出的,也就是物體加速運動時給宇宙時空帶來的擾動。他預言當兩個天體比如行星或恆星圍繞彼此旋轉時,會出現非常神奇的現象,比如這種運動會在宇宙中產生波。通俗地說,可以把它想像成水面上物體運動時產生的水波。科學家們把宇宙中的這種波稱為引力波。