天文在线那引力波呢？科学家给出解释，光具有波粒二象性( 二 ) 引力波是否表现出波粒二象性呢？图源：

文章图片
图源：DaveWhyte《蜜蜂与炸弹》
因为这是一个波，因为这个波的行为表现和广义相对论预测的一样，包括：
·在旋进相阶段，
·在合并相阶段，
·在振铃相阶段，
我们可以很有把握地推断，它将持续做广义相对论预测的所有类似波会做的事情。与我们过去认为的波在细节上有些不同：它们不是水波一样的标量波，也不是光那样的失量波，它们有同相的、振荡的电场和磁场。相反，它们是张量波，在经过那片区域时会造成空间收缩和垂直方向上的稀薄。
从任何类型的波来看，这些波会做很多相同的事，包括它们通过中介以一个特定的速度传播（光速，通过太空本身结构），它们在太空里和其他波发生决定性地、建设性地干涉，这些“凌驾”于其它时空曲率之上的波也已经存在，如果有什么其他方式能让这些波发生衍射——也许在黑洞极强的引力源作用下会发生——它们就会这样做。此外，随着宇宙膨胀，我们知道这些波会做所有膨胀宇宙里的波会做的事：随着宇宙背景空间膨胀，它们也会拉伸和膨胀。

文章图片
图源:E.Siegel,来自书《超越银行系》。
所以真正的问题是，我们怎样测试它的量子部分？我们怎样寻找一个引力波中的“粒子”性质？理论上讲，引力波和早期图像相似，显示了由许多四处游荡的粒子产生的表现波：那些粒子就是引力子，而激光干涉引力波天文台观测到的是整个波。我们有充足的理由相信我们手上的一系列引力子，是：
·自旋2-粒子，
·无质量，
·以光速传播，
·仅仅通过引力相互作用。
激光干涉引力波天文台对第二个约束条件——无质量——是极其好的：如果引力子有质量，也是小于1.6x10^-22eV/c^2 ，或是比电子轻约10^28倍。但在我们找到用引力波测试量子引力的方法之前，我们仍不知道波粒二象性中的“粒子”部分是否适用于引力子。
事实上我们有许多机会，尽管激光干涉引力波天文台不太可能实现其中任何一个。你看，量子引力效应是最强最明显的，哪怕当你在非常小的距离也有强大的引力场存在。还有什么比黑洞合并更好的探测方法呢？当两个奇点合并在一起时，这些量子效应——应当是偏离广义相对论的——将会在合并那一刻出现，就在（旋进结束）相之前和（振铃开始）相之后。实际上，我们在探测皮秒级而不是激光干涉引力波天文台敏感的微妙-毫秒级，但这是不可能的。我们开发出了能在飞秒甚至阿秒时间范围内工作的激光脉冲，可以想象如果我们有足够的干涉仪同时工作，便可对微小的偏离相对论现象敏感。这需要科技上的巨大飞跃，包括大量干涉仪，还要显著降噪和提高敏感度。但技术上不是不可能：这仅是技术上的困难！
为了获得更多信息，我做了一个关于引力波，激光干涉引力波天文台以及我们从中所学知识的直播，是和密歇根大学的天文学家在线交谈的。
可能你们会对最后一个问题特别感兴趣，关于我们如何测试引力子的粒子性质，这将完善我们对宇宙中波粒二象性的认识。希望这是真的，但我们不能肯定。希望好奇心能引领我们投于其中，大自然能与我们合作，最后找到答案！
作者:EthanSiegel
如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处