文章编号：218 / 更新时间：2024-11-28 22:18:51 / 浏览：次

引力波的存在

引力波是广义相对论预言的重要物理现象。早在 1916 年，爱因斯坦就推测引力波的存在，认为它们类似于电磁波在电磁场中的传播。当时对广义相对论的数学处理并不完善，使得引力波的物理实在性受到质疑。 一些物理学家认为引力波可能只是坐标系的虚假现象，而非真实物理实体。爱丁顿在 1922 年对引力波的存在性表示怀疑，认为它们可能没有实际的能量和动量。 尽管存在这些质疑，物理学家们仍继续研究广义相对论和引力波的数学基础。到 1950 年代，邦迪、皮拉尼和罗宾逊确定了引力波携带能量。邦迪在 1957 年通过 Bondinews 这一物理量，描述了引力波如何从一个源中辐射出来，证明了引力波能够在没有坐标系依赖的情况下，携带出能量、动量和角动量。 萨克斯和波多尔斯基在 1962 年的本文中，通过纽曼-彭罗斯形式形式提出了 Sachs-Goldberg 公式，进一步规范了描述引力波的方法。至此，人们已经确信在广义相对论的框架中的确存在引力波，引力波是时空弯曲效应的传播，传播速度等于光速。

探测引力波

在理论上确认引力波的存在性后，韦伯设计并建造了韦伯棒用于探测引力波。虽然他在 1969 年和 1970 年报告了引力波探测的结果，但这些结果后来被认为是噪声干扰，未能得到独立验证。 霍尔斯和泰勒在 1974 年发现了第一颗脉冲双星系统 PSRB1913+16。通过对双星系统的长期观nu} 其中，$G_{\mu\nu}$ 是爱因斯坦张量，$T_{\mu\nu}$ 是应力-能量张量。

波动方程

整理线性化后的爱因斯坦方程，可以得到引力微扰的波动方程： \Box h_{\mu\nu} = -16\pi G T_{\mu\nu} 其中，$\Box$ 是达朗贝尔算子。

结论

引力微扰的波动方程是广义相对论的重要方程之一，它描述了引力波在时空中的传播规律。LIGO 的成功探测为引力波天文学的发展开辟了新的篇章。
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