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網絡上常見一些說引力波速度超過光速的說法,這不有位網友問我:引力波超過光速10000倍,你信嗎?我當然不信,但我不知道這位網友憑什麼這麼說,我只能反問:
你自己信嗎?憑什麼?
如果你自己相信引力波比光速快10000倍,依據又是什麼,哪來的底氣?
我相信全世界沒有一個科學家認為引力波超過光速,你這個超光速10000倍是哪來的呢?科學最反對神秘兮兮,任何發現和理論都要把它曬出來,讓全世界科學界用科學的方法驗證。相信這種胡說八道的可以把依據拿出來曬曬嗎?
持有這種說法的只有那位賣肝賣腎爭諾獎的哥們,他提出的所謂「全新的理論」,即「加速系+引力波+物質波」,速度可以極大極大地超光速。如果你信,你可以找他去探討。因為這位民科大俠的理論全世界所有科學家都看不懂,因此無人問津。
實際上,所謂看不懂只是客氣,因為這些民科的一些所謂「理論」與胡說八道無異,他們都是隨意拿來一些科學大師的理論名詞當虎皮,胡亂串起來,憑著吃飯拉屎的生活邏輯,憑空想像出來的一些東拉西扯的東西。事實上這類「理論」既沒有數理邏輯論證,也沒有觀測發現實驗證據支持,甚至這些人連這些科學名詞本身都沒有鬧明白,就拿出來唬人。
科學界如果搭理這種人,就會被胡攪蠻纏上,不但浪費了很多寶貴時間,還會徒增許多莫名其妙的煩惱。因此,主流科學界的引力波速度就還是光速,這是經過觀測發現和論證的,為了說明這個問題,我們首先要弄清楚何謂引力波。
引力波是愛因斯坦100年前的預言。
萬有引力定律是牛頓發現的,但牛頓只知道萬有引力與質量的關係,沒有深究萬有引力的本質是什麼,因此認為引力作用是瞬間產生的,沒有速度或無限速度,引力是一種超距作用,無論多遠的兩個物體,之間產生的引力都是瞬時發生的。
愛因斯坦在1916年發表的廣義相對論,揭示了引力的本質是時空彎曲的表現,是由於物體將空間壓彎了產生的幾何效應。我們可以這樣通俗的理解:將一張繃緊的床單比喻為時空,當在這個床單上丟下一個重物時,就會圍繞著重物產生一個凹坑,附近的物體在這個凹坑影響範圍,就會掉入這個坑中,這就是引力現象。
而引力波就是當這個重物掉到床單時,會引起的波動。廣義相對論的預言是:物體在空中加速運動時,空間的曲率也就是時空彎曲的程度會不斷發生變化,從而輻射出時空漣漪,這就是引力波。這是一個突破,因為引力波不可能被牛頓的經典引力理論所包容,這樣廣義相對論打破了引力傳播速度是瞬時無限的概念,預言引力波的速度為光速。
引力波被證實存在正好是愛因斯坦預言後的100年。
2016年2月11日,美國科研人員宣布,他們利用雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)首次探測到引力波,哪怕這個引力波只將LIGO的4公裡長臂移動了1個質子直徑的萬分之一,就是0.00000000000000000016米,還是被這臺精密儀器敏銳地捕捉到了。
引發這次引力波事件的,是兩個距離我們13億光年的黑洞發生碰撞,巨大的引力擾動形成的時空漣漪,經過13億年的傳播,於2015年9月14日抵達地球,被精密儀器所偵測到。愛因斯坦廣義相對論於2015年完成,2016年正式發表,裡面預言了引力波存在,科學家們經過100年孜孜以求,終於證實了這個預言。觀測結果顯示,引力波的速度與光速相當。
2017年,科學家們又觀測到了一次至關重要的引力波事件,這次是距離我們1.3億光年的兩顆中子星相撞,被命名為GW170817事件。這次事件之所以具有重大意義,是被全球許多科學家觀測並證實,時空漣漪先後抵達了若干個設置在世界不同地域的引力波天文臺,所發生的時間延遲效應,讓科學家們能夠測算出波源準確的方位。
GW170817事件讓引力波得到了更為準確的測量。
老美的LIGO 擁有兩臺聯合運作的設備,一臺在華盛頓的漢福德,另一臺在路易斯安那州的利文斯頓。而位於義大利比薩附近更先進的VIRGO幹涉儀,於2017年也與LIGO兩個探測器開始了聯合搜索行動。
2017年8月17日,這3臺設備幾乎同時收到了GW170817事件的引力波信號,但由於這三臺引力波探測器所處的位置差異,引力波到達的時間出現了短暫的時間差異,信號首先到達VIRGO探測器,22毫秒後到達利文斯頓的LIGO探測器,又過了3毫秒才到達LIGO漢福德探測器。通過到達不同位置的三臺設備時間延遲效應,科學家們準確地測定了引力波來自太空的方位。
正在地球軌道運行的費米伽瑪射線空間望遠鏡(Fermi)與國際伽瑪射線天體物理實驗室(INTEGRAL),也偵測到短暫的伽馬射線暴「GRB 170817A」,其發生在併合事件後的1.7秒時刻。而世界上許多光學、射線、不同波段的電磁波,根據引力波源發出的準確方位,在以後幾周追蹤到了這次事件的餘暉。
GW170817事件在天文學裡具有裡程碑式的意義,全世界超過70臺路基或空基天文臺望遠鏡對這個事件進行了觀測,由此比較完美的觀測並描述了這次事件,這其中也有中國的貢獻。如這是兩顆總質量約太陽2.73~3.29倍的中子星,以三分之一以上光速相撞的事件,光球半徑達到40億千米,也就是兩個約10千米半徑的中子星撞出了40億千米的大火球,相當太陽膨脹到了海王星位置,光球膨脹速度達到光速的30%。
GW170817事件為引力波速度為光速提供了鐵證。
我們知道,可見光是電磁波譜裡面一小段波譜,整個電磁波,包括不可見光的無線電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線都是以光速傳播,因此在偵測到引力波的同時,我們可以同時觀測到波源發出的可見光和迸發出的伽馬射線等電磁波,這就印證了引力波速度與光速是相等的。
這次觀測到的引力波到達後,γ射線暴延滯了1.7秒。在引力波的時空漣漪和γ射線暴經歷了1.3億年的旅途才到達我們地球,相差僅1.7秒,這已經足以證明引力波等於光速了,但為什麼伽馬射線暴會延滯1.7秒才到達呢?
科學家給出的解釋是,引力波與伽馬射線暴發生的機制不一樣,很可能是這種延滯的主要原因。引力波是兩顆中子星相撞開始時就發生了,因此先一步形成時空漣漪,而伽馬射線暴產生的機制比較複雜,很可能會在相撞後到達能量極限時才爆發,這期間就需要一個短暫的時間。
中子星的合併不是瞬時完成的,它需要一定時間,這樣中子星的物質相互發生高能碰撞後才會產生伽馬射線暴;另外很可能中子星表面物質碰撞開始時能量相對還較小,碰撞深入到內部,能量極高時才迸發了伽瑪暴,這樣必然有一個延滯效應。
這次的引力波信號持續了100秒,頻率從24Hz逐步增加到幾百Hz,也可以印證碰撞的能量是逐步增大的。
綜上所述,引力波不可能發生比光速快10000倍的現象。
迄今為止,這個世界所有物質運動速度都嚴格遵守愛因斯坦狹義相對論給出的限制,就是光速極限、光速不變。世界上存在或可能存在的幾種超光速現象,如宇宙膨脹速度、量子糾纏超距作用、蟲洞穿越、曲速航行等,都不攜帶信息和能量,不屬於物質運動。這些問題時空通訊在過去多有討論,有興趣的朋友可以查看我過去發表的文章或回答,這裡就不展開說了。
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