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主题:今天见到关于引力波的报道, -- 桥上

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  • 家园 今天见到关于引力波的报道,

    《什么是引力波?科学家:发现它意味着人类有了第六感》,哪位搞物理的能给解释一下,似乎是开辟了一个科学的新时代。

    通宝推:梅轩济,青颍路,蓝鸟,
    • 家园 波就是振动。只不过形式不同

      引力波这个东西其实我不太懂,只是引力波的无处不在,由此让我联想,平时见到的一些东西大约也与此有关。

      引力波在地球上可以算做是一种“背景振动”,所有的东西都受其影响。所以严格来说应该都参与其中。

      很多东西都是按照各种不同的节奏在振动——从某种角度说就是状态循环变化。

      我觉得这种接近于背景的“振动”,比如引力波啊,或者别的什么东西,是不是和物体的固态液态有关系。因为物体的固态液态在密度等方面差异是很小的,那么为什么会有区分呢?

      一般来说物态变化是热量的变化,或者说是内能的变化,或者说是自身分子运动的规律性问题。

      目前很多物质在进行物态变化时需要加压降温,我感觉就好像是洗衣机震动的时候压住洗衣机使之保持稳定。

      沥青这种东西,可以认为是一种极其粘稠的液体。而地震的时候土壤也会出现“液化”状态,就是土壤在地震时变得类似于流质。我自己见识过的事情,是在沙土河滩上来回踩,也会液化,这种行为本质上是加强了其内能。

      那么,一种物质在常温常压下是固态还是液态,我觉得应该是因为有“背景振动”在干扰其稳定状态,所以决定了其存在状态。至于发生作用的背景振动什么,以及这个想法对不对,我是没有办法验证。

      解决了这个问题,也许我们的加工精度可以提高到一个很高的程度,而且可以做出很多小孔里面装大件的设计,可以在固液之间任意转换的液体机器人什么的。

      通宝推:桥上,
      • 家园 俺从物理概念上去理解

        出校门很久啦,也不做这些很尖端前沿的物理学基础研究,从基本的物理概念来理解:

        1)引力场是类似静电场的场,当产生引力场的源(就是具有质量的物质)不运动时没有引力波,就有如静止的电荷不产生电磁波一样。

        2)当产生引力场的源运动时,会产生引力波,犹如运动电荷产生交变的电磁场一样。

        3)引力波作为一种场的传播,仍然遵从相对论,传播速度不超过真空中的光速。

        4)引力场、引力波、电磁波(光波)的传播,理论上,强度分布呈距离次方反比关系。但实际上,由于没有绝对的真空(暗物质、星际尘埃等),所以传播存在一定的散射。

        5)金属可以衰弱电磁场,具有一定质量的物质也可以衰落重力场。

        6)综合4、5,强度分布的距离次方反比关系的指数不是正正好等于2,而是比2略小一点点。

        7)别看小一点点,由于星系、宇宙的巨大尺寸,所以宇宙无穷大导致重力无穷大、光亮度无穷大的佯缪就不存在了。

        8)所以,虽然宇宙是无穷大的,但我们能够观察(依靠引力、光学等手段)到的宇宙是以观察者为中心的一定有限大小的宇宙,也就是我们的宇宙。

        通宝推:桥上,
    • 家园 我没正经学过物理,

      所以有如下疑惑:

      一、过去记得有说引力是超距的,不需要传播时间,现在又说引力波的最快速度是光速,好像超距说是不太合理,但各位学过物理的能不能告诉我你们学到的是什么?

      二、如果引力是波,那么似乎应该有不同的频率啊,和那个德布罗意波有关系吗,频率反映在哪里?

      三、如果引力传播是有速度的,那么当两个物体相对运动时会发生什么?红移?引力强度变化?不过引力强度倒是本来就会变化,只和加速度有关,和速度无关。

      • 家园 你的问题。。。很不一般

        学习物理,有各种不同的层次。

        比如,有科普的层次。只需要知道是什么,那些是日常生活中可能需要用来解释的知识就可以了。

        有工程的层次,那么就需要学习如何应用各种知识来做计算,做设计,做规划。比如,拉格朗日量。。。大概就是各类桥梁设计建筑设计工程师都需要了解并应用的了。

        有科学的层次:这里讲的科学指纯粹物理科学之外的其他科学,比如生物,比如化学,比如信息,比如数学。。。那么,对物理的学习就通常需要深入理解与本专业相关的知识与体系结构。比如,对搞生物的人而言,可能更关心光学,更关心分辨率一些,而搞化学的,可能就更关心量子,更关心多体计算一些。

        还有就是物理科学本身的层次。那么这里主要需要理解的是,对事物,对时空本身的理解,以及物理知识体系的建立与维护。比如,引力相互作用,强相互作用,弱相互作用,以及电磁相互作用的统一理论问题。

        最后,还有一个哲学的层次。这就涉及到对生命,对宇宙对未来的理解与对现实的判断问题了。

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        你觉得你目前是在哪一个层次呢?

        顺便说一句,在物理领域,已经很长时间不讲力,而是讲相互作用的。

        比如,你所提的所谓超距。。。通常是我们学习力的时候,可以这么讲。就如同我们讲光的波动性一样。

        这在一般的场合。。。或者说,在绝大多数我们需要用到它们的地方,都是没有问题的。

        但是,这仅仅是我们目前所了解的知识体系的一种近似。

        当我们希望深入理解各种力的时候,就发现,世界上各种各样的力,其实在我们的周围,就只有两种:一,是使得苹果往地上掉的力,引力。二,是使得我们的世界之所以是目前的样子的一种看不见的东西:电磁力。

        当我们继续深入下去研究,才发现,还有两种力是上述两种力解释不了的,所谓强相互作用,与弱相互作用。。。这就深入到基本粒子的层级了。

        之所以大家想,希望,盼望能够用一种理论框架来描述这所有的,我们所发现的,四种力,是基于两个缘由:

        1,是演绎哲学/美学的缘由。主要的基本准则就是,简单,就是美。

        2,是现实,与归纳的缘由。撞击力,摩擦力,磁铁吸引,电力排斥。。。等等的我们周围的各种力都已经被证明,事实上就是电磁力的不同表现。而电磁力的完美,简单,和谐的统一,使得人们有理由相信,引力与电磁力,事实上也可以统一在一个方程组里边:不要忘了,它们都遵从平方反比律。

        这是大一统理论的缘起。事实上,这个时候强相互作用,弱相互作用还没有发现呢。大家讲的,都还是力。

        但是后来在试图统一引力与电磁力的过程中,在基本粒子的理论进展中,物理学家用统一场理论倒是先把电磁力,弱相互作用与强相互作用先统一了起来。

        所以,物理学家们基本上就不再谈论力,而是谈论相互作用了。而统一场本身是量子场,于是量子理论也和宇宙相关的大一统理论结合起来了。

        于是就只剩下引力了。

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        事实上,这就是目前引力波探测的意义所在。

        想想看,除了我们知道到,月球绕着地球转,地球绕着太阳转,火箭需要第一,第二,第三宇宙速度外,我们还知道些什么关于引力的东西?

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        • 家园 多谢回复。我只是个好奇的人,

          希望多知道一点,因为我知道的物理都是不系统的,很可能其中不少都是过时的。

          所以还真不在您说的那几个层次之中。如果一定要说,那当然是第一个层次,因为我的日常有尽量了解的需求。

      • 家园 引力和距离有关,怎么引力强度只和加速度有关,和速度无关?
      • 家园 引力不是超距的,传播速度和光,电磁波,电场,磁场一样

        引力波就是引力场的波动变化,观测到的引力波是由两个相互旋转接近的巨大星体产生的,频率由这两个星体的旋转频率决定的。

        • 家园 再请教,好像与光波频率的决定机制不同?
          • 家园 光波的频率怎么决定的我就说不清楚了

            波长*频率=光速

            频率越高对应的光子蕴含的能量就越高

            引力波还有个我也弄不明白的地方

            光波传播的时候能量不会衰减,光波就是交替传播的电场和磁场,能量不衰减的话,交替传播的电场和磁场强度都不会变化。

            但是引力场和距离的平方成反比,距离越大,引力场强度越小,这个引力场的波动随着传播距离的增加,强度应该也是减小的,

            所以我觉得引力波和电磁波在物理上根本就不是一类东西。

            • 家园 似乎光也是强度和距离的平方成反比,

              不过我是觉得光的频率是“内生的”,不是因为光源的运动产生的,而引力波的频率却是由两个大引力源之间旋转的频率决定的,是“外生的”,类比到光,就像说光的频率是由两个大光源之间旋转的频率决定的。

              • 家园 引力波的辐射是全向性,光不一定

                激光的通向性就可以做得很好,几公里之外激光的光斑也不会太大,强度和距离的关系就不是平方反比,点光源才会出现平方反比的关系。

                光波的频率和能量强度相关。

                电磁波引力波都叫波,但是我实在找不出两者的可比性

                电磁波具有波粒二象性,引力波呢?

                我的物理停留在高中水平,别太当真哈

                • 家园 方向性都是统计下的意义

                  单个光子方向没法预测吧,激光什么的都是靠谐振腔把不符合方向的光滤掉之后才有的。

                  说到强度,这儿有两个概念,一个是光子的数目,一个是单个光子的能量或者频率,前者是平方反比(如果没有谐振腔什么的滤光),后者是不变的。

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