宇宙飞船简笔画,引力波的速率为什么正好即是光速?其中暗藏着怎样的隐秘?

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宇宙最明亮星系?其实内心是超大黑洞

活跃星系是夜空中最明亮最引人注目的天体之一。它们往往非常巨大而遥远,中央潜伏着超大质量黑洞。随着物质坠落黑洞,它们放射出数量惊人的能量。最近,天文学家发现一些活跃星系躲在巨大的气体和尘埃云后面。一直以来,科学家不知道这些罕见的星系如何形成,又如何进食

  电磁波和引力波的颠簸方程在闵可夫斯基4维时空中的洛伦茨稳定表达式是类似的。若是不是思量波源的辐射性子,只研究两种波在自由真空中的流传性子的话,两个方程的形式完全一样:
宇宙飞船简笔画,引力波的速率为什么正好即是光速?其中暗藏着怎样的隐秘?   光速的界说   上图中的电磁波和引力波方程,数学形式完全一致,因此,两种波流传的速率都是两个方程中的常数c。这儿c指的是光速。光在本质上也是一种电磁波,以是,电磁波的速率是光速毋庸置疑,但读者可能会发生疑问:引力波的速率为什么也是光速呢?   而且,从物理史的角度思量,光(或电磁波)的速率最最先是从麦克斯韦方程组推导出来,用电解质和磁介质的参数盘算而获得,上图中最下面方框中的公式。从那两个公式看起来,似乎光速c只应该是电磁波的“专利”,由于它与物质电磁性子的参数有关。引力波似乎与介质参数搭不上架。   然则,在爱因斯坦确立的狭义相对论中,对光速的明白已经不一样了。狭义相对论以为光速稳定,因此,光速c作为一个普适的、与电磁场无关的基本物理常数进入到理论物理的方程中。以是,当表达物理定律的方程被写成4维空间的相对论洛伦茨稳定的形式时,往往都包含了c作为一个物理常数。
宇宙飞船简笔画,引力波的速率为什么正好即是光速?其中暗藏着怎样的隐秘?   (图片来自网络)   不外,所谓“光速”,有其原来的物理意义。首先,它是光(电磁波)在真空中的流传速率,是可测物理量。再则,从经典电磁理论中凭据安培定律等实验中总结的纪律,它又可以从介质参数(真空的电容率ε0和磁导率μ0)盘算出来,而这些参数也是可以丈量到的。丈量总有误差,可测物理量中有一些被规定为基本物理量。爱因斯坦的相对论则将光速作为信息及能量传输速率的极限,将光速稳定作为基本假设。   这些有关理论、实验、丈量、器量尺度等等问题,有时会发生一些互不相容的矛盾之处,或者造成界说循环。在此我们略去历史细节不谈,只先容目前所使用的有关“光速”的结论。   在1983年的17届国际计量大会上,将数值c=299792458米/秒,作为光速的“界说”。这个数值与那时以为最正确的丈量值一致,但又差别于丈量值。丈量值有误差局限,

对于宇宙大爆炸理论的五种误解,你可认同?

近几十年来,宇宙学逐渐成为了一门真正的科学,宇宙的演化过程逐渐被人们了解。但在众人的理解中,即使是物理学、宇宙学方面的专业人士,却都难免存在许多的误解。

丈量值将随着时间而更新,这个数值却是一个牢固的整数,被界说为c。以是,c是一个没有误差的“正确值”,虽然我们仍然把它叫做光速。光速的值牢固了,时间和长度又怎么办呢?时间的基准使用铯的辐射周期,即将铯-133原子基态的两个超精致能级之间跃迁相对应辐射的9192631770个周期连续的时间界说为一秒。
宇宙飞船简笔画,引力波的速率为什么正好即是光速?其中暗藏着怎样的隐秘?   (用铯-133原子界说“1秒”)   有了“c”和“1秒”的界说之后,再反过来界说“1米”,即 “1米是光在真空中1/299792458秒的时间距离内所经旅程的长度”。总之,厥后我们放到物理方程中的“c”,已经不仅仅是一个与“电磁”作用相关的物理量了。“光速”居然被界说成了一个整数!物理学家们已经把光速转换成了一个牢固值,把它当成了一把尺度的“尺子”来使用。   因此,引力波知足的颠簸方程中的c,是一个物理基本常数(299792458m/s),不是从丈量光速获得的,也不是从真空电容率和磁导率盘算而来,而是被“界说”的。   引力波h(度规张量的转变)在真空中流传时,可以分解成平面波的叠加:   h = A*exp(ikx),其中A 是振幅,k是4维波矢量,x是时空坐标。将上式代入颠簸方程中可获得k的基本性子:Kx2+ky2+kz2-k02/c2 = 0,说明k是一个沿着光锥的矢量,即引力波的速率即是c(界说的光速)。
宇宙飞船简笔画,引力波的速率为什么正好即是光速?其中暗藏着怎样的隐秘?   (引力波。图片来自网络)   引力波经由物体时,引起和潮汐力类似的效应。本书第一章中曾经先容过潮汐力。在广义相对论中,人们将由于引力不均匀而造成的征象统称为潮汐力。当引力波通过物体时,传过来的是时空度规的转变,也等效于造成物体的差别部门经受差别巨细的引力,以是,引力波对物体的影响类似于潮汐力。或者说,潮汐力可以由引力波发生。   然则,我们通常所说的地球表面海洋的潮汐征象,是由于月亮对地球的引力不均匀而形成的,是一种引力造成的效应,但不是引力波,也并不是引力波造成的。也就是说,我们在地球上观察到的潮汐征象与“引力“有关,但与“引力波”无关。海洋的潮汐征象用牛顿万有引力或者广义相对论都可以注释。

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