文章编号：1727 / 更新时间：2024-11-30 17:50:27 / 浏览：次

引力波的存在

1916年，爱因斯坦预言广义相对论中存在引力波，类似于电磁波在电磁场中的传播。这些波以光速传播，并释放能量。

引力波的历史回顾

• 1922年，爱丁顿对引力波的存在性提出质疑。

• 1950年代，赫尔曼·邦迪、费利克斯·皮拉尼和伊凡·罗宾逊确定了引力波携带能量。
• 1957年，邦迪通过Bondinews量描述了引力波如何从源中辐射出来。
• 1962年，雷纳·萨克斯和约瑟夫·波多尔斯基提出了Sachs-Goldberg公式，进一步规范了描述引力波的方法。
• 1969年和1970年，乔瑟夫·韦伯报告了引力波探测，但后来被认为是噪声干扰。
• 1974年，罗素·霍尔斯和约瑟夫·泰勒发现了第一颗脉冲双星系统PSRB1913+16，并通过观测证实了引力波的存在。
• 1990年代，激光干涉引力天文台（LIGO）项目启动，并于2002年开始运行。
• 2015年，LIGO探测到了首个引力波事件GW150914，证实了广义相对论的预言。

引力微扰的波动方程

弱场下，广义相对论的爱因斯坦方程可以化简为波动方程。具体推导过程如下：

1. 记背景时空度规为 ，微扰度规为 h 。
2. 应用爱因斯坦求和规则，爱因斯坦方程可以写为：
G = (8πG/c ⁴ )T
3. 将微扰度规代入爱因斯坦方程，忽略二阶及以上微小量，得到：
η &8711; ² h - (1/2)η &8711; ² h - (1/2)η ^{α ₁ β ₁} &8711; ₁ &8711; ₁ h _{α 1 β 1} = (8πG/c ⁴ )T
4. 化简上式，得到引力微扰的波动方程：
η &8711; ² h - (1/2)η &8711; ² h = (8πG/c ⁴ )T

结论

广义相对论预言了引力波的存在，通过数学证明和观测证据，引力波被证实真实存在。引力微扰的波动方程描述了引力波的传播规律，为引力波天文学提供了重要的理论基础。
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