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引力波和電磁波有哪些共同點?

 南陽jsk49eltts 2018-07-27

謝謝邀請,引力波和電磁波有哪些共同點?首先,二者都具有波動性,都具有波的一些性質,例如頻率、波張、周期等。另外目前物理學普遍認為二者的傳播速度都是光速(目前也認為光也是一種電磁波)。

另外關于引力波是相對論提出的,相對論認為引力波是時空的漣漪。但引力波不是只有大質量天體才具有的,小物體也一樣具有引力波,只是非常微弱而已。當大質量天體距離我們非常遙遠的時候,這種時空的漣漪傳遞到我們這里的時候也非常微弱了。

以第二次引力波被探測到為例:第二次探測到的引力波信號編號為GW151226,它是在2015年12月26日國際標準時03:38:53探測到的,信號顯示,兩個質量分別為大約14倍和8倍太陽質量的黑洞在合并之后形成了一個質量約為21倍太陽質量的黑洞,顯示有大約1倍太陽質量的物質被以引力波的形式釋放出去,距離我們大約14億光年。


首先我們來計算一下,這兩個黑洞對我們會有什么樣的影響。太陽質量是1.9891*103?千克,為了方便,我們計算中取2*103?千克。這樣兩個黑洞的總質量就是22倍太陽質量,也就是44*103?千克,以下內容以(44*10^30表示44乘以10的30次方,其它類推)。一光年是94605億千米,這樣14光年就是1324470億公里,14億光年就是1324470億億公里。

這樣兩個黑洞對我們地球上一千克的物體A的引力有多大呢?根據萬有引力公式F=G*(M*m)/(r*r),就可以知道F=G * (44 * 10^30) / ((1324470 * 10^16 * 10^3) ^ 2) = 25.08236 * 10 ^ (-20) * G,G是萬有引力常數。


這個引力的大小是什么概念呢?這就相當于物體A距離1000公里處一個0.25毫克的物體對A的引力,為什么會是這么???我們還是通過萬有引力公式來計算一下吧,0.25毫克換算成千克就等于0.25 * 10 ^(-6)千克。

F= G * (0.25 * 10 ^(-6) * 1) / ((1000 * 10^3) ^2) = 25 * 10 ^(-20) * G。

這兩個22倍太陽質量的黑洞造成的引力影響僅相當于距離我們1000公里外0.25毫克物體的引力,也就是說如果想要再次探測引力波,只需要在地球上做實驗就行了,不知道為什么非要探測遠在幾億甚至幾十億光年以外的黑洞合并的引力波,當然也只有一個理由,那就是為了證明引力波的速度與光速是一致的(或者說相差不多的),這樣在地球上就沒有辦法做實驗了,如果僅僅是為了證明引力波的存在,僅在地球上就可以做這個實驗。

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