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引力波的傳播速度是多少?會(huì)比光速更快嗎?

在牛頓的引力理論中,引力作用是瞬間產(chǎn)生的,無論多遠(yuǎn)的物體都有引力作用,所以引力就成了一種超距作用。

但在愛因斯坦的廣義相對(duì)論看來,引力是物體壓彎空間產(chǎn)生的幾何效應(yīng),并且引力也不是超距作用,引力在空間中的傳播速度為光速。而且廣義相對(duì)論預(yù)言,物體在空間中加速運(yùn)動(dòng)時(shí),空間的曲率會(huì)不斷發(fā)生變化,從而輻射出時(shí)空漣漪,即引力波,其傳播速度也正好為光速。

那么,牛頓和愛因斯坦對(duì)引力的描述哪個(gè)更符合實(shí)際情況呢?

事實(shí)上,很多觀測(cè)實(shí)驗(yàn),例如,星光偏轉(zhuǎn)、引力紅移,已經(jīng)可以證實(shí)廣義相對(duì)論更符合實(shí)際。到了2015年,引力波(由雙黑洞合并產(chǎn)生)的直接發(fā)現(xiàn)更是證實(shí)了廣義相對(duì)論。在牛頓的萬有引力定律中,不可能存在引力波這種東西。并且觀測(cè)結(jié)果顯示,引力波的傳播速度應(yīng)該與光速相當(dāng)。

到了2017年,天文學(xué)家第一次探測(cè)到了雙中子星合并產(chǎn)生的引力波(GW170817)。在此次事件中,兩顆中子星以三分之一的光速高速碰撞在一起,這種實(shí)體碰撞不但會(huì)輻射出強(qiáng)大的引力波,而且還產(chǎn)生了一系列的電磁波——從無線電波到可見光一直到伽馬射線,這成了研究引力波的千載難逢機(jī)會(huì)。

結(jié)果表明,引力波與電磁波的傳播速度是一樣的,都是光速。雖然電磁波比引力波晚了1.7秒到達(dá)地球,但這并不意味著引力波的速度比光速快一些,而是因?yàn)殡姶挪ǖ漠a(chǎn)生時(shí)間稍慢一些,或者中子星碰撞后產(chǎn)生的碎片減慢了電磁波的傳播速度。

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