引力波干涉与光波干涉有何不同

万象经验 2024-03-21 10:24:48

想象一下,当我们往平静的小池塘扔入两颗石子时,每颗石子都会在入水处产生涟漪。当这些涟漪向外扩展时,它们会互相干涉,形成一些更复杂的图案,这就是波的干涉的经典粒子。

引力波是爱因斯坦广义相对论预言的一种现象,是由于加速运动的大质量物体而产生的。根据广义相对论的理论,质量和能量会弯曲周围的时空,当物体加速运动时,它们会产生涟漪般的扰动,这些扰动就是引力波。

我们可以看到,引力波与水面的波动非常相似,那么我们就不禁要问,引力波能向水波那样干涉吗?为了回答这个问题,我们首先简单回顾一下波的干涉。

波的干涉是指两个或多个波相遇并产生明显效应的现象。这些波可以是光波、声波、水波等,它们在相遇时会相互叠加,形成一种新的波形。在经典波动理论中,干涉可以导致波幅的增强或抵消,这取决于波之间的相位关系。

在光学中,波的干涉是一种常见的现象。例如,当一束光通过两个狭缝时,光波会在两个狭缝后形成新的波前,这些波前会相互干涉产生干涉条纹。这就是著名的双缝干涉实验,它被广泛用于研究光的波动性质以及光的粒子性质(光子)。通过调节狭缝的间距,可以观察到不同的干涉图样,这为研究光的特性提供了重要的实验依据。

2015年,LIGO首次探测到引力波的存在,而探测方法也和波的干涉有关。在LIGO的每个观测站,激光束被分成两路,沿着两条垂直的光学路径传播。每条路径末端都有一个反射镜,光束反射后重新合并。如果两条路径中的光程相等,合并后的光束将在探测器中形成亮斑;如果两条路径的光程有微小的差异,合并后的光束将出现干涉,形成明暗条纹。

当引力波通过地球时,它会使空间中的长度微弱拉伸和压缩,这导致LIGO两条光学路径的长度发生微小的变化。如果引力波的频率与LIGO观测的灵敏度范围内的引力波信号匹配,就会在干涉图案中产生明显的变化,这是引力波事件的信号。

引力波与光波在很多方面都很相似,比如它们都以光速传播,这在2017年的双子星碰撞中被证实,该事件产生的引力波信号和光信号几乎同时抵达地球。但是,引力波与光波的干涉还是有些不同的,两列引力波之间会存在相互作用,也就是说引力波是非线性的。

我们知道,麦克斯韦方程是线性方程,所以叠加原理对电磁场适用。从数学上来说,X和Y是线性方程的特解,那么X和Y的线性组合也是该方程的解。但是,爱因斯坦方程是二阶非线性方程,所以两个引力波的干涉不会像光波那样简单。毕竟,非线性方程的两个解的线性组合,已经不再是该方程的解了。

但是,非线性效应太复杂了,在引力波足够弱的情况下,我们认为它可以满足线性叠加,以简化计算并且还满足研究要求。例如,我们在地球上探测黑洞合并的引力波,这时引力波已经足够弱了,我们就可以把它当成线性的。

然而在强引力场中,非线性效应变得显著,我们不可以忽略它。如果引力波足够强,它们可以以更复杂的方式相互作用。通过对引力波干涉的精确测量,可以检验量子引力理论的预测。量子引力理论试图将量子力学和广义相对论统一起来,以解释引力在量子尺度下的行为。如果观测到引力波的量子效应,则可以证明量子引力理论是正确的。

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评论列表
  • 2024-06-02 10:10

    自然绝对诚实,所有自然现象永远自洽,有确定性!!掷骰子结果是确定的。不观测就不能确定,观测(公理)不足,也不能确定。诚实的人服从公理和经验,想象骰子是1~6。大胆悖论斯坦祸害公理经验想象骰子是100,只好解释稀奇(骰子烂了卡了等)号称证明了,搞二象性。空间连续可入,位置精度没有任何极限,对应的速度当然也没有极限。电荷质量粒子大小不连续,电磁引力斥力也不连续(衍射条纹),都不是运动不连续不确定。测不准原理肯定是骗!观测能力不足一直都是人类认知自然的障碍,是不确定的源头 ,不奇怪。———测量精度与不确定是观测能力问题,不是物质属性,无关真假,当然不能用来否定或验证公理(自然有无之真)。真假确定性是科学的根本,“波粒二象性”是以真假不辨来祸害人类认知的核心根基———确定性。科学追求确定性,骗子招摇过市鼓吹不确定,以认知进化性否定绝对真理蔑视自然,是啥意思???他妈妈体重没测准还是他妈妈吗?

  • 2024-06-02 10:11

    悖论斯坦五大骗术:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 三流数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。尽搞些莫名其妙的虚幻数学“时空”、虚幻数学“质量”、虚幻数学“能量”。站在不同位置赏月(三维)的是人,看昨天明天日出(四维)的是活鬼(悖论斯坦)。 ——3. 以必然有不确定性的精度攻击确定性的引力公理,以认知进化否定绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,以太灾难不奇怪,他却借机破坏伽利略变换(惯性系如同pi都是好用的抽象认知理想概念)! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人,不搞二象性。 ——5. 胡编难知,解释稀奇,无耻于悖论(脑袋小脸皮厚)。面对稀奇未知……诚实的人哑口无言,骗子天花乱坠!………水星进动证明的大笑话:—— A.号称公理证明是欺骗。 ——B.忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?不是活见鬼就是见活鬼。

  • 2024-05-25 15:59

    自然绝对诚实,所有现象永远自洽,有确定性!!掷骰子结果是确定的。不观测就不能确定,观测方法不足,也不能确定。空间连续可入,位置精度没有任何极限,对应的速度当然也没有极限。电荷质量粒子大小不连续,电磁引力斥力也不连续(衍射条纹),都不是运动不连续不确定。测不准原理肯定是骗!观测能力不足一直都是人类认知自然的障碍,是不确定的源头 ,不奇怪。———测量精度与不确定是观测能力问题,不是物质属性,无关真假,当然不能用来否定或验证公理(自然有无之真)。真假确定性是科学的根本,“波粒二象性”是以真假不辨来祸害人类认知的核心根基———确定性。科学追求确定性,骗子招摇过市鼓吹不确定,以认知进化性否定绝对真理蔑视自然,是啥意思???他妈妈体重没测准还是他妈妈吗?

  • 2024-05-18 12:06

    观测归纳是经典物理,不确定/概率/不知道/假说/的东西也成了物理???用数学与创造假说当物理研究未知的大笑话。撒网捕鱼只能是概率,鱼摊买鱼是计算(物理公理已知)。观测树上苹果数量是确定的,猜测树上苹果数量当然不确定。不确定是观测属性,不是运动属性。哪里会有荒唐的测不准原理???鬼扯的光速不变,具有无穷的运动精度!胡编的测不准原理,居然与光速不变是同伙!!!创造假说宏观微观不同?相对速度哪有谁高谁低?笑死人。精度高低是观测能力问题不可能是真理,也不能否定真理。自然的有无才是真。骗子当然能猜中骰子,号称证明公理公设必然是骗!

  • 2024-05-18 12:06

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性。祸害数学,祸害物理,终身搞骗,祸害极大极深极广。………是恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,自然科学的基础就玩完了!

  • 2024-05-18 12:06

    解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞必然会加速。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小也测不到,近似为惯性系。

  • 2024-06-16 05:27

    双缝干涉条纹太简单了,都是必然!!!电子光子都是带电的。材料边缘宏观电中性,亚原子微观有正电区也有负电区,受引力的和受斥力的大量光子当然会分裂成条纹。

  • 2024-06-16 05:27

    波与场的研究都是数学当物理,捉影弄鬼之术:::波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/沙丘波到处都有,是粒子构成的,有波粒二象性???波是一种物质???以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么???破坏了认知自然的核心根基“确定性” ………场::只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),不必要的,无质量无运动的多余虚幻想象。……地球场给你引力,你给地球场引力,然后地球场给地球引力。这是笑话!!!~~~场与波都是捕风捉影之法,意义很小,破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,当然是光子。用了电磁波来解释而已,电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的有用的数学方法,质量与力才是宏观微观物质世界的根本。一个具体问题::电流磁场与电子磁矩啥关系???

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