引力波有什麼意義?

General 更新 2024-06-06

引力波的發現有什麼意義

首先，這一發現填補了廣義相對論實驗驗證的最後一塊缺失的拼圖。

愛因斯坦1916年發表的廣義相對論預言了宇宙誕生之初產生的一種時空波動——原初引力波——的存在。過去近百年中，廣義相對論的其他預言如光線的彎曲、水星的近日點進動以及引力紅移效應都已獲證實，唯有原初引力波因信號極其微弱，技術上很難測量，而一直徘徊在天文學家“視線”之外。劍橋大學博士、加拿大不列顛哥倫比亞大學的“CITA國家研究員”馬寅哲認為，原初引力波的發現是支持廣義相對論的又一有力證據，相對論所預言的所有實驗現象全部被驗證，實驗與理論符合得都很好。

其次，這一發現打開了觀測宇宙的一扇新窗戶。

在天文學幾百年來的發展過程中，人們觀測宇宙的主要手段是觀測光，也就是說幾乎所有天文實驗都是在收集光子。而根據標準宇宙大爆炸理論，大爆炸之後約40萬年，光子、電子及其他粒子混在一起，宇宙處於晦暗的迷霧狀態，光無法穿透。而引力波則不同，它誕生在宇宙大爆炸之初並以光速傳播。從事引力波研究多年的美國亞利桑那州立大學理論物理學家勞倫斯·克勞斯認為，引力波被測量到，意味著人們可以通過引力波而一直追溯到大爆炸之後僅僅10的負35方秒的極早時期，同時引力波也可以作為另一種觀測宇宙的手段。引力波天文學這門新學科的大門也由此打開。

第三，這一發現有助於真正理解宇宙大爆炸原初時刻的物理過程。

根據上世紀80年代逐漸發展起來的暴漲理論，140億年前，在大爆炸之後不到10的負35方秒的時間裡，宇宙以指數速度急劇膨脹，即所謂“暴漲過程”。原初引力波忠實記錄了暴漲時期的物理過程。馬寅哲告訴記者，現在關於大爆炸原初時刻的理論模型有數百個，但“到底哪個對，還是都不對，在今天之前是不清楚的。但如果（美國科學家的）結果是真的，那麼很多理論模型會被排除”。

第四，這一發現意味著對宇宙微波背景輻射的測量將會進入下一個重要里程碑。

宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸的“餘燼”，是一種瀰漫在整個宇宙空間中的微弱電磁波信號。過去幾十年中，人們測量微波背景輻射，其實主要測量的是溫度場的信息，卻一直沒有測量到引力波的獨特印記——B模式偏振。目前，全球多個小組在探測引力波，新發現無疑將極大鼓舞他們的士氣，並促進有關國家進一步加大科研經費和人力資源投入。

馬寅哲表示：“此項工作若獲證實，當之無愧是諾貝爾獎級的工作。而且在此之後，關於引力波的諾貝爾獎可能還會再出現。宇宙‘暴漲’理論的提出者也可能獲獎。”克勞斯也對新華社記者說，新研究還需要進一步驗證，但如果獲得證實，它“可以躋身過去25年最重要的宇宙學發現之列”並可能獲得諾貝爾獎。

引力波有什麼作用和用途？

1、驗證了已故科學家愛因斯坦的預言。如果引力波不被發現，愛因斯坦的理論就如同缺了一條腿的凳子，是有漏洞的。引力波的發現，擬補了愛因斯坦的廣義相對論的漏洞，也確定了他的理論的正確。

2、引力波的發現類似當年的發現X光一樣，是一種工具。有了這個工具，我們可以利用引力波的觀察，去觀察遙遠的宇宙的現象。發現暗物質、時空穿梭等等才是有可能實現的事情。如果沒有引力波，以我們現有的技術是做不到這些科幻世界才有的事情的。

3、引力波不同在於，引力波的週期要長得多，同時也微弱的多，能觀察到引力波，至少要具備一定的技術水準，觀察到引力波說明在這個領域人類的技術進步到了前所未有的水平。

引力波的天文上的意義

在過去的一個世紀，因為新的觀測宇宙的方法使用，天文學已經發生了改革性的變化。天文觀測最初使用可見光。400多年前，伽利略最早使用望遠鏡進行觀測。然而，可見光僅僅是電磁波譜上的一小部分，在遙遠的宇宙中，並非所有的天體會在這個特別的波段產生很強的輻射，比如，更有用的信息或許可以在射電波段得到。利用射電望眼鏡，天文學家們已經發現了脈衝星，類星體以及其他的一些極端天體現象，將我們對一些物理的認識推向了極限。利用伽馬射線，X射線，紫外，和紅外觀測，我們也取得了類似的進展，讓我們給天文帶來了新的認識。每一個電磁波譜的打開，都會為我們帶來前所未有的發現。天文學家們同樣期望引力波也是如此。引力波有兩個非常重要而且比較獨特的性質。第一：不需要任何的物質存在於引力波源周圍。這時就不會有電磁輻射產生。第二：引力波能夠幾乎不受阻擋的穿過行進途中的天體。然而，比如，來自於遙遠恆星的光會被星際介質所遮擋，引力波能夠不受阻礙的穿過。這兩個特徵允許引力波攜帶有更多的之前從未被觀測過的天文現象信息。

引力波的發現有何神學含義

美國當地時間2月11日上午10點30分（北京時間2月11日23點30分），美國國家科學基金會（NSF）在華盛頓特區國家媒體中心宣佈：人類首次直接探測到了引力波。引力波探測的成功，為人類觀察宇宙提供了一個嶄新的窗口。

引力波的發現為宇宙大爆炸理論提供了強有力的支持，也蘊含了“時空有始”的神學含義。

“引力波”的發現為大爆炸理論提供了強有力的證據，指向“宇宙的開端”。這不但有科學上的意義，而且（更）有神學上的意義。

其實早在2014年，“引力波被發現”就已經成為過熱點新聞。美國的媒體，比如PBS，當時的報道都特別強調引力波的發現“揭開了宇宙起始的面紗”。宇宙有起始，時空有起始，這是非常有神學意味的一個事情。聖經的第一句，創世記第一章第一節，就是“起初神創造天地”。如果時空沒有開始，就談不上“起初”。時空有始指向一位宇宙的創造者。時空有始證明宇宙並不像以前一些無神論者認為的是“自有永有”（所謂的“穩定態理論”，steadystate theory）。

CNN博客上（觀點欄目）當時有篇文章，題目是“Does the Big Bangbreakthrough offer proof of God?”（“大爆炸研究的突破是否為上帝存在提供了證據？”）。文章說：“（引力波的）新發現對於猶太-基督教傳統也有顯著的意義，它為基於聖經的信仰提供了強有力的支持。”

美國航空航天局（NASA）有一位天文學家、物理學家叫Robert Jastrow（加斯特羅），他講過一句非常有名的話，很多人引用，我在國內的媒體上也多次看到被引用。這句話是這樣講的：“對一個終生信靠理性力量的科學家來說，這個（指大爆炸的）故事象惡夢一般完結。他業已攀沿無知之山；他即將征服最高山峰；當他翻越最後一塊山石，卻遇見一幫已經在那裡坐候數世紀的神學家。”

但很多無神論者仍然不以為然。無神論者從自然主義的前提預設出發，也會提出他們的解釋。引力波新聞出來那兩天我特別去看了一眼“無神論佈道家”道金斯的推特，他承認這個事情確實讓人有點困惑，但是他接著又說，“宇宙是很奇怪的，比你能夠想象的更奇怪，甚至比你能夠想象的最奇怪還要奇怪。”我不很確定他這句話是什麼意思，我的感覺是他是在說面對這樣的事情，作為一位無神論者，你要有信心，要堅持“沒有上帝”的信念，在這樣的證據面前你還是要堅信宇宙沒有創造者——雖然科學證據似乎指向相反。很多時候信仰是超越普通的邏輯、理性的，也許越奇怪越可信……

回到無神論者要怎麼解釋這個“時空有始”。我看過一個電視辯論的現場直播，在其中加州理工的無神論者物理教授卡羅爾（Sean Carroll）就否認宇宙有起始。為了否認，他提出一些宇宙模型。他也講到多重宇宙。我特別注意到多重的宇宙要有多少重。他說是有10^500（10的500次方）重！當時我就感嘆不已——如果一個人不相信宇宙有起始、有創造，那他就需要相信在我們能夠感知的這個宇宙以外，還有10的500次方個另外的宇宙！

還有一種消解時空有始的理論，是說宇宙可以自我維持、無限循環——一個宇宙坍塌了，另外一個宇宙又產生，往復輪迴，這樣就避免了起始的問題。但是我看到華爾街日報有一個評論特別指出：“引力波的發現是一個很強的證據，這種無限循環的宇宙的理論可以下課了，因為它不再有證據支持。”而且引力波是實打實的可觀測的實證，而多重宇宙等是無法實證（至少今天還不能）的純理論。

用科學來反宗教的科學主義者似乎特別注重科學精神。我也認為搞科學就應該有科學精神。在我看來，科學精神就是要講證據、講實證，所謂......

引力波的發現，到底有什麼現實意義

意義是前人栽樹後人乘涼。因為很多基礎研究，甚至一代人以後才能賦施於應用領域，比如電磁波的發現，就是前人栽樹，我們後人才有幸享受手機帶來的乘涼成果。今天引力波的發現的意義就是為我們為子孫栽樹，就是讓子孫在引力波的大樹下乘涼。

引力波到底是什麼……有沒有通俗易懂的解釋？

知道電磁波嗎？就是電場與磁場相互作用(震盪)產生的一種能量形式。引力波就是宇宙天體(黑洞，恆星)在相互作用時產生的能量形式，也可以說引力波是天體引力發生強烈變化時產生的能量形式。這個相互作用可以是兩個天體的合併，或者發生劇烈碰撞，亦有可能是發生相互震盪。幾乎可以說，電磁波能幹的事情引力波也能幹。例如電磁波能傳遞圖像聲音的信息，能傳遞能量，能用來探測，那麼可以猜想，如果有比地球更加早的文明先發現了引力波，他們會用引力波做與我們相似的事情，例如傳遞信息，如果能利用天體或者一下大之類的物體比如海洋和月球，進行相互作用(環繞運動，震盪，合併等)，就能把特定的信息通過引力波傳達出去，如果恰好我們能接受並且解析這些信息，就能實現兩個文明的交流了。也就算和外星人交流，但是前提是人類也能利用引力波傳遞信息。猜想如果把衛星拉進行星，進行環繞震盪，比方說把月球拉向地球，讓月球繞地球變速環繞運動，產生震盪，那麼可能會產生一些更加難以觀測的引力波。也可能沒有那麼麻煩，或許把月球或者地球給炸了，兩個天體之間的引力發生突變，在一瞬間就會產生引力波。但是怎麼利用引力波傳遞圖像聲音這些信息就不明瞭，思路是把聲音圖像具有的物理意義與引力波的物理意義結合起來，比方說聲音主要是機械振動，那麼我們就利用聲音產生的振動來驅動天體發生引力波，只要接受信息的一方能夠破解，就能實現星際傳聲了。那時候，你將聽到數十億年前的聲音。

ps:補充一點，引力波產生的本質原因應該是一個天體系統發生了能量損失，這種能量損失的形式就是引力波。

ps:也可能利用引力波進行星際旅行，星際時代漸漸會到來，時間可能在幾千年後，或許用不了多久，幾百年後就行，甚至是21世紀末就能開啟星際時代的大門。

ps:因為發現了引力波，地球跟月球的相互吸引可以用引力波來解釋。因為地球是個不完美的球體，在自轉中會產生引力波(原因如上文提到的是相互引力發生了突變，我們知道引力跟天體的形狀大小有關。在地球月亮這個系統中，地球和月亮都不能看作質點，因為地球表面存在山峰海洋等地形差異，那麼在自轉中地球的形狀會發生改變(質量的分佈發生改變)，而引力與質量有關，自然發生了改變，自然產生了引力波)，月球也能產生引力波，引力波的相互作用，使得地球與月亮產生了吸引力。可以說大部分的星球自轉公轉時都會產生引力波

引力波能運用到什麼方面

在可預見的未來，引力波應用仍然是天文觀測。由於引力波的產生需要很極端的條件，人類活動無法產生實用的引力波。

引力波天文學是繼電磁波，中微子之後的一扇全新的窗戶，也是天文觀測的最後一塊空白。引力波的特點使它可以提供其它手段無法獲得的信息。引力波是機械運動產生的波，它反映的是質量分佈的變化；由於萬有引力是所有相互作用最弱的，這一方面導致引力波極端難以產生和探測，另一方面也賦予了它最強的穿透力，甚至強過中微子。這些特點使它可以用於以下場合：

黑洞合併

黑洞合併是重要的天文現象，也是公認的最強的引力波源，特別是星系合併帶來的核心巨型黑洞的合併。理想狀態下黑洞只是一個強引力源，因此黑洞的合併只會輻射引力波。實際中由於黑洞會吸積星際物質產生電磁輻射，我們可以通過電磁波（主要是X射線）間接觀測黑洞合併的事件，但這種手段提供的信息很有限（只能告訴我們有兩個黑洞合併了，不能告訴我們它們怎麼合併）。

這幾年隨著計算相對論（Numerical Relativity）的發展，人類對黑洞合併可以進行比較準確的模擬，並預言了一些現象，比如引力輻射的能量，黑洞角動量的進動，以及Black hole recoil（不會翻譯，大概是兩個黑洞合併通過輻射引力波獲得極高的反衝速度，達到每秒5000千米）。如果能對引力波的波形進行分析，我們可以驗證這些預測，進而驗證廣義相對論，同時還能對星系的演化有更深的認識。

超新星爆炸

超新星爆炸也是引力波理論上的重要來源。儘管超新星可以很容易通過電磁波，中微子觀測到，引力波可以提供一些獨特的細節。由於引力波只反映了質量分佈的變化，我們可以獲得超新星物質運動的宏觀信息。引力波可以輕易的穿透恆星的外層物質，幾乎不發生衰減和畸變，我們可以瞭解超新星內部的情況。這些對天體物理，恆星演化有著極其重要的意義。

中子星—中子星/黑洞碰撞

中子星—中子星和中子星—黑洞的碰撞目前還沒有被天文觀測所證實，儘管理論認為它們是短伽馬射線暴的來源。如果我們能在短伽馬射線暴的同時探測到相關的引力波信號，這將會證實中子星與伽馬射線暴的關係，同時大大推進相關領域的認識。

由於強相互作用的複雜性，人們對中子星的內部構造仍然缺乏認識。目前仍然缺乏好的中子簡併態物質的狀態方程（Equation of state，描述物質溫度，壓強與密度的關係式，如理想氣體狀態方程），如果能分析中子星與中子星或黑洞碰撞的引力波的波形，我們可以更好的修正狀態方程，從而促進量子色動力學（描述強相互作用的理論）的發展。此外不少理論認為中子星的碰撞是宇宙中重元素（如金，鈾）的主要來源，對中子星碰撞的深入瞭解可以促進元素合成理論的發展。

宇宙大爆炸早期，暴漲過程

目前人類對宇宙早期的認識主要來自宇宙微波背景輻射（CMB）。然而早期的宇宙是高密度的等離子湯，對電磁波不透明，因此CMB只能反映宇宙誕生38萬年之後的事。然而，由於引力波有極強的穿透性，可以暢通無阻的穿過早期的等離子湯，因而可以記錄宇宙大爆炸早期的事件，如暴漲。科學家相信存在這樣的“引力波背景輻射”，即原初引力波（primodial gravitational wave）。

值得一提的是，2014年鬧得沸沸揚揚的BICEP II就是關於原初引力波的。儘管該實驗最後被否定了，但精度更高的BICEP III已經上線。如果能發現原初引力波，可以極大的促進宇宙學，量子引力等理論的發展。

需要說明的是，由於大部分引力波源產生的引力波的波長很長，而且受制於觀測手段，引力波觀測只能分析波形，而不能進行成像。也就是隻能“聽......

發現引力波意味著什麼？為什麼這麼重要

引力波的發現意義重大，從科學意義上看，引力波可以直接與宇宙大爆炸連接。廣義相對論中預言的引力波也可以產生於宇宙大爆炸中，這就是說大爆炸之初的引力波在137億年後的今天仍然可以探測到。一旦我們發現了宇宙大爆炸時期的引力波，就可以揭開宇宙的各種謎團，甚至瞭解宇宙的開端和運行機制。因此也有這樣的說法，如果引力波的發現被確定，那麼幾乎可以肯定會入選諾貝爾獎。1993年的諾貝爾獎就是授予了間接發現引力波存在的科學家，當時兩位科學家泰勒和赫爾斯對脈衝星雙星系統PSR1913+16進行研究，發現其系統內有兩顆中子星，它們快速圍繞對方公轉，最終發現了引力波間接證據。

一旦我們發現了宇宙大爆炸時期的引力波，就可以揭開宇宙的各種謎團，甚至瞭解宇宙的開端和運行機制　　一旦我們發現了宇宙大爆炸時期的引力波，就可以揭開宇宙的各種謎團，甚至瞭解宇宙的開端和運行機制

2014年3月，BICEP2望遠鏡科學家稱發現了宇宙大爆炸時期產生的原初引力波，這個發現瞬間轟動了世界，科學家在宇宙微波背景輻射中探測到B模偏振，認為這是原初引力波的證據。這個發現不僅意味著我們探測到引力波，而且還發現大爆炸時期的引力波，更令人驚訝的是根據這個理論我們甚至可以推出平行宇宙的存在。不過，很快BICEP2望遠鏡的發現成果被否定，科學家驗證後發現是銀河系的塵埃對觀測形成干擾，這個發現是錯誤。

由此也可以看出，引力波對於現代天文學而言是多麼重要，一旦發現引力波直接證據，我們就能夠通過這個途徑觀測並研究它，進而揭開宇宙深層奧祕。

引力波和引力有啥關係嗎？

有關係，先明白一點，從起源上講，石頭放進水裡會激起水波，空間中放入有質量的物體也會這樣，水波的形成原因是當液體表面或內部液團由於密度差異離開原來位置，在重力和浮力的綜合作用下，液團會處於上下振動以達到平衡的狀態。即產生波動。引力波則是由於空間質量和速度的變化導致空間產生的波動。

在解釋下引力，引力，在廣義相對論中，引力就是有質量的物體引起的時空彎曲的表現，就像一個蹦蹦床，中間放入一個有質量的啞鈴，蹦床會塌陷，就像時空被扭曲，蹦床上的其他物體會在重力作用下像塌陷的中心靠攏，就像受到了“引力”，然後！！在啞鈴放入蹦床的時候，會使蹦床表面產生波動，大致比喻為“引力波”，質量產生了引力，引力又產生了引力波，並靠引力波像更遠的方向作用，也就是傳遞。

手打，望採納

另外，從相對論角度來講引力波與引力這兩個概念本質是一樣的。都是有空間扭曲產生，我們通常所說的波是連續變化的能量流，就像電磁波。而引力是非變化的能量場，就像電場。一個往復運動的物體可以產生引力波，就像一一個運動的電場能產生電磁波一樣。