黑洞、引力波与宇宙学
引力波
引力波是时空弯曲本身的涟漪,当大质量物体加速时便会被激发出来。正如投入池塘的石子会激起一圈圈向外扩散的水波,两颗彼此绕转的恒星会搅动时空的织物,让波纹以光速向外荡漾。当一道波经过时,它会在一个方向上轻轻拉伸空间,同时在垂直方向上挤压空间,然后反转,如此往复。
爱因斯坦在1916年、刚完成广义相对论不久便预言了它们,他注意到自己的场方程允许波动式的解,正如电磁学方程允许光的存在。在此后数十年里,许多人怀疑它们究竟是真实的,还是一种数学上的假象,连爱因斯坦本人都曾动摇。这个效应弱得惊人:一道强波在一公里的距离上,使两点间的距离改变量还不到一个质子宽度的千分之一,这正是为何花了一个世纪才直接捕捉到一道波。
这些波从源头带走能量,从而缓慢地抽干双星系统的轨道,使两个天体螺旋着越靠越近。这种稳定且可测量的损耗,最早是在1970年代被间接证实的——人们看到一对死亡恒星正如预言那样向内盘旋,这赢得了一座诺贝尔奖,并在波被「听到」之前很久,就给了人们强烈的信心:这些波是真实的。
h ~ ΔL / L (≈ 10^-21 for a strong wave at Earth)
应变 h 是波在长度 L 上造成的微小相对改变;即便是强波,h 也只有约 10^-21。
引力波是时空中的涟漪,既不是声波,也不是任何介质中的波纹。它们以光速传播,几乎不受阻碍地穿过物质,这使它们既微弱,又是几乎未受污染的信息载体。
又称
另见