引力波的出现是否能让人类穿越时空到未来或者过去?
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从目前看,穿越时空和引力波没有直接关系。穿越时空需要摸透时空弯曲的机制,利用时空的特点实施超越,而引力波的发现证明了时空是弯曲的,显然接下来还需要更多的研究才能从弯曲时空中获得一些有用的信息。
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首先,要明白什么是引力波。广义相对论告诉我们,物质会弯曲周围的时空。当物体在时空中加速运动时(包括自转和公转),就会扰乱时空产生引力波,这就好比把一块石头扔进水中会产生水波一样。
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其实引力波早着1916年,爱因斯坦的《广义相对论》中被提及出来了。因为在广义相对论中,引力只是表象,其本质是时空的弯曲。一个相对静止的天体可以让周围的时空弯曲,如果两个大型天体彼此环绕,是不是会像水波一样的空间涟漪呢?
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事实上,不管是人还是汽车或是飞机在运动的时候都会产生引力波,只不过效应极其微弱,根本无法探测。只有一些灾难性的宇宙事件才会产生能够被探测到的引力波,这些事件包括黑洞碰撞、中子星或者白矮星的合并、大质量恒星的核心坍缩。虽然广义相对论已经在百年前预言了引力波的存在,但直到前年人类才第一次直接探测到宇宙中的引力波事件——位于13亿光年之外的双黑洞碰撞。
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引力波是一种时空波动,没有办法让我们穿越时空到未来或者过去,发现引力波的意义在于更进一步证实了广义相对论。反过来,根据相对论的时间膨胀效应,我们完全可以实现时间旅行,但只能实现去往未来的情况。由于回到过去的时间旅行很容易造成悖论,一般认为是很难实现的,目前有关这方面的理论还未有任何的证据,但相对论的时间膨胀效应已经得到了很多实验的证实。
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引力波最重要的意义在于,人类从过去到现在所有对自然界的观测,包括天文观测,主要依赖于电磁波,也就是雷达或者光学波段的电磁波对未知世界进行探测。而有了引力波以后我们就对自然界多了一种探测手段,这是一个质的差异。引力波的探测有可能使我们了解到更丰富的有关于黑洞、中子星等等这些天体在发生一些现象和剧烈变化时的时空变化,所以说它对于了解物质世界是非常有用的,在未来一段时间内会有很大的发展。
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就目前来看,人类对于引力波的认知还是太少,我们也仅仅刚刚探测到引力波,尚未根据其进行进一步的研究。LIGO科学合作组织的研究成员、加州理工学院物理学教授陈雁北教授表示,理论上,向一个正在合并的双黑洞发射一个叠加的引力波,是有可能放大引力波效果的。但引力波是非常微弱的,目前人类还很难发射可以被接收和探测的引力波。
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对引力波的探索进程正在加快中。就中国来说。目前,空间引力波探测已被列入中国科学院制订的空间2050年规划中,且我国也已启动了三个大型引力波探测项目:太极计划、天琴计划和阿里实验计划。不可否认,引力波探测才刚刚开始,大家都是在同一起跑线上,未来的发展如何,我们可以期待。
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