合肥力波超聲波有限公司

我們也知道，物體都有引力，會(huì)產(chǎn)生引力場(chǎng)。愛因斯坦在發(fā)表廣義相對(duì)論后不久，預(yù)言引力場(chǎng)具有波動(dòng)性質(zhì)的引力振蕩，加速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量(引力源)也輻射引力波。由于電磁波是由光子傳遞的 ，愛因斯坦假定引力波是由引力子傳遞的。

廣義相對(duì)論認(rèn)為，物質(zhì)的質(zhì)量使時(shí)空彎曲，引力就是時(shí)空彎曲的量度。如果把宇宙時(shí)空比做一塊橡膠板，質(zhì)量不同的天體會(huì)在橡膠板上壓出深淺不同的坑，即引力阱。天 體運(yùn)動(dòng)就是在自己的引力阱中滾動(dòng)，這種滾動(dòng)會(huì)引起橡膠板的輕微波動(dòng)，而當(dāng)超新星爆發(fā)和黑洞碰撞時(shí)，由于質(zhì)量(即引力)的突然變化，相當(dāng)于質(zhì)量在橡膠板上大力彈跳，因而引起橡膠板劇烈地上下抖動(dòng)。這種波動(dòng)和抖動(dòng)就是引力輻射，即引力波。

這么說來，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生引力波。是的。不過它的能量很微小，只有千分之一瓦。因?yàn)橐κ歉鞣N基本力中最弱的力。如在原子核中，核力是電磁力的100倍，而引力只有電磁力的1040分之一;相隔1厘米的兩個(gè)質(zhì)子，其引力作用只有靜電力的1037分之一。因此，引力輻射非常微弱，一萬億千瓦的引力輻射，只相當(dāng)于1千瓦的熱電絲。

但是，由于引力總是相加的，因而高致密度的恒星如果以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，可產(chǎn)生不可忽略的引力波。靠得很近的雙星脈沖星會(huì)發(fā)射很強(qiáng)的引力波。超新星爆發(fā)等劇烈活動(dòng)，可在幾微秒之內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的一次性的引力波，叫引力輻射爆發(fā)。旋轉(zhuǎn)黑洞是最豐富的引力輻射源，特別是當(dāng)兩顆旋轉(zhuǎn)黑洞相撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的引力輻射。如質(zhì)量各是10倍太陽質(zhì)量的黑洞相撞，其引力輻射的強(qiáng)度是銀河系的電磁輻射強(qiáng)度的1000億倍。

為什么引力輻射的強(qiáng)度當(dāng)其小時(shí)非常弱，而當(dāng)其大時(shí)又非常強(qiáng)呢?除了引力源的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度因素外，其重要原因是，由加速質(zhì)量產(chǎn)生的引力波，本身又是一個(gè)引力波輻射源，即引力波又產(chǎn)生引力波。

引力波確實(shí)存在嗎?人們?cè)噲D用實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)。理論上，彈簧振子可產(chǎn)生引力波。所謂彈簧振子，是在一根彈簧兩端各連接一個(gè)有一定質(zhì)量的物體。如果讓它振動(dòng)起來，就會(huì)產(chǎn)生引力波。因此也叫"引力振子"。還有，一根繞其中心垂直軸旋轉(zhuǎn)的重棒，也會(huì)產(chǎn)生引力波。 不過用上述方法產(chǎn)生的引力波的能量小得可憐。如重500噸、長(zhǎng)20米的鋼棒，以5轉(zhuǎn)/秒的速度(這是它強(qiáng)度極限以內(nèi)的最大旋轉(zhuǎn)速度)旋轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的引力波能只有10~29瓦。一個(gè)長(zhǎng)10厘米的彈簧，兩端各重1千克物體組成的引力振子，以100次/秒、振幅1厘米的速度振蕩，若將其全部引力波能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽c(diǎn)亮一只50瓦的燈泡，則需要的振子數(shù)，比組成地球的全部基本粒子數(shù)還多。

由此可見，用上述人工實(shí)驗(yàn)的方法是難以檢驗(yàn)到引力波的。因?yàn)榧词箤?shí)驗(yàn)產(chǎn)生了引力波，也還沒有如此精密的儀器能檢測(cè)到它所產(chǎn)生的微弱引力波。那么，要驗(yàn)證引力波理論，就只好探測(cè)宇宙中巨大的天然引力波了。

某些極端天體現(xiàn)象，比如兩顆恒星級(jí)黑洞相互環(huán)繞并逐漸靠近，最終合并為一個(gè)大黑洞的過程，如果它們的附近極少氣體塵埃和其他星體，那么，我們就不可能從電磁輻射中探知這一過程，而這一過程也沒有中微子等其他輻射，探測(cè)這一過程的唯一辦法就是上述過程中輻射出的引力波。

缺點(diǎn)是引力波通常極弱，只有少數(shù)的極端天體現(xiàn)象中，涉及的質(zhì)量極大，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的加速度也極大，而且離我們也不太遠(yuǎn)時(shí)，我們才能探測(cè)到引力波。這注定引力波望遠(yuǎn)鏡在可預(yù)見的未來不會(huì)成為主流的常規(guī)的天文探測(cè)手段。