| pzzdm:什么是引力波--给某些人扫盲。 |
| 送交者: pzzdm 2010年01月09日17:50:44 于 [教育学术] 发送悄悄话 |
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今天偶然发现这个论坛,看了一下差点笑掉大牙。某些人连引力波是什么都没有搞清楚,就搬出来一大堆公式,算出来一个什么结果,还牛牛的样子,说霍金也不过就是一般SO SO啦。他算的那些公式,我看都不要看就知道是垃圾。因为什么?因为他连引力波定义是什么都搞错了。从一个错误的前提,不管推理多么ELEGANT,结果不用看,一定是错的。另外还有关于黑洞蒸发的理论。黑洞蒸发跟引力波完全无关。如果有朋友想要知道黑洞蒸发是怎么回事,我可以另外写一篇比较浅显的文章来讲一下目前国际上比较公认的理论。
下面我来讲一下什么是引力波: 引力波(gravitation wave)是由于有质量的物体在空间中因为加速度引起的引力场的扰动。这个扰动以波的形式在真空中以光速传播。 看到了?要产生引力波,不仅要有质量的物体(比如黑洞,或者地球,或者您本人),而且要有加速度。所以,一个在真空中静止,或匀速直线运动的物体,是不会有扰动,也不会产生引力波的。不论此物体质量有多大。即使是黑洞也不行! 读到这里,知道为什么有些人刚辛辛苦苦贴的引力波和黑洞蒸发的帖子是胡扯了吧?因为只有一个孤零零的黑洞,是不会产生引力波的。1993年的诺贝尔奖发给了 引力波研究的科学家。这些科学家(对不起我记不得他们的名字了)是如何研究引力波的呢?他们是根据脉冲双星的研究。啥是脉冲双星呢?脉冲星实际上就是中子星,也就是质量巨大的恒星爆发后留下的残骸。中子星密度极大,跟原子核密度相仿,而体积却极小。如果中子星是太阳质量的话,半径大概只有10公里。当然中子星一般都比太阳质量大不少。因为只有质量达到1.44个太阳质量之上(这个叫做Chandrasekhar limit, 是由一个老印推算出来的,NB吧?老印还是 有两把刷子的!),维持白矮星不塌缩的ELECTRON DEGENERACY FORCE才被击败,质量会时星体继续塌缩成中子星。中子星是有PAULIE不相容来维持的。那么这些科学家为什么选中子星呢?原因之一,因为中子星质量大但是体积小。大家都知道,引力场的强度跟质量成正比,跟距离平方成反比。原因二,是因为很多中子星在两个磁极向外放射高能射线,就是所谓脉冲。更着,中子星自传很快,而且自转速率稳定。所以中子星脉冲的准确性简直跟原子钟有的一拼。对于中子星脉冲的测量是很容易,很精确的。原因三,是因为少量中子星是双星,而且是在距离很近的轨道上互相环绕运行。 这些脉冲双星是最理想的发现和研究引力波的对象。大家都知道,引力场的强弱跟两个相互作用的物体的质量之乘积成正比,而跟两个物体的距离平方成反比。中子星质量都很大。某些中子双星在很近的轨道上,所以引力场很强。因为引力波是因为引力场的扰动产生的,很强的引力场的扰动就很容易观察到。具体的表现是,因为引力波的释放,双星系统的势能会降低,这两颗中子星会越来越近,直到某一刻相撞融合(BTW,伽玛射线爆有长爆和短爆两种形式。现在一般认为短爆大概就是中子星相撞产生的)。如果没有引力波的流逝,这两个中子星的轨道就不会有变化。这两颗星就会永远永远在固定的轨道上互相运行。根据实际观测,脉冲双星的运行周期会逐渐变短(当然变化很小,很缓慢)。这就证实了有引力波造成的势能流逝。 那么,如上所述,在引力场中做加速运动,就会产生引力波。地球也在太阳的引力场中做加速运动(地球围绕太阳转,是一种加速运动),应该也会释放引力波。不错,不过地球质量很小,而且离太阳也比较远(1亿5千万公里,比几十万公里远多了),所以引力波释放很小。据计算,经过几万亿亿年,地球会因为引力波引起的势能流逝,落入太阳中。不过,那时候太阳早就出了主序列,变成白矮星了。甚至,白矮星都凉了,成黑矮星了。 那么话题会到黑洞身上。单独的黑洞会不会释放引力波呢?答案是否定的,因为黑洞只是有极为强大的引力场,但是没有物体在这个引力场中做加速运动。EVENT HORIZON之内虽然可能有物质仍然存在,并且在运动,但是因为时空弯曲成了一个封闭的体系,不论光还是引力波都逃不出来,所以即使有引力波也是无关紧要的。那么,如果有围绕黑洞运动的物质,比如星体,气体,陨石或着另外一个黑洞呢?如果在这种情况下,就会有引力波释放。能量流逝的结果是这些围绕黑洞运动的物体最终都难逃落入虎口的命运。 看到了?引力波是引力波,黑洞的蒸发跟这个根本就是关公战秦琼,不是一回事。如果有人想了解黑洞蒸发是怎么回事,我可以把目前流行的理论贴一下,跟大家探讨探讨。 |
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