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引力波是怎样产生的?  

2014-06-04 11:37:27|  分类: 新刊推荐 |  标签: |举报 |字号 订阅

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引力波是怎样产生的? - kxsj - Newton-科学世界
 
具有质量的物体变动时,会产生“引力波”
爱因斯坦用爱因斯坦场方程阐述了时间、空间与万有引力的关系。由方程可知,“物质和能量的分布发生变化时,时空结构也将改变”。具有质量的物体运动时,物质和能量的分布将发生变化,从而导致时空结构的变化。
爱因斯坦认为,时空结构的变化将以“波”的形式传播,这就是“引力波”。

引力波使得空间纵横交错地收缩或扩张
物体的质量和运动速度决定了引力波的大小。质量越大的物体以越快的速度运动时,形成的引力波越强。例如,两个中子星共同组成双星时的引力波就很强。
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引力波所引起的空间变化(收缩或扩张)

发出引力波的中子星联星
中子星是几乎完全由中子(构成原子核的粒子)构成的密度极高的天体。1立方厘米的质量高达10亿吨左右。当两个中子星围绕着共同的引力中心运转时,则组成双星。
高密度、大质量的中子星所组成的联星公转时会连续不断地引发时空弯曲,从而形成引力波,扩散到四面八方。而且,该时空弯曲会随着两个中子星的公转连续不断地产生,并形成引力波,扩散到周围的时空中。
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发出引力波的中子星联星 
由于无法在纸上描绘三维空间的弯曲,因此,图解仅仅描绘了水平方向的引力波。

直接“捕获”引力波相当困难
研究表明,引力波在时空中传播时,空间将会纵向或横向扩张。如果能够测量到空间纵横交错地收缩或扩张的话,就能观测到引力波。
直接“捕获”引力波是非常困难的。这是因为,引力波是自然界中最微弱、最不易察觉的波。虽然像中子星那样质量巨大的物体在做加速运动时会辐射引力波,但是,在遥远的宇宙中所形成的引力波对地球周围空间的影响却极其微弱。引力波在通过像太阳与地球那样距离遥远(1.5亿公里)的两个物体时,引起的空间变化(收缩或扩张)只相当于一个氢原子直径(1.5×10-10米)的大小。

更多关于万有引力的精彩内容,请阅览《科学世界》第6期特别策划:引力,未解开的谜。

更多关于宇宙原初引力波的精彩内容,请阅览《科学世界》第5期热点:捕获宇宙暴胀余波
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