探索广义相对论下的线性引力波张朝 (搜索狭义与广义相对论)

科技资讯 2024-12-05 14:21:03 浏览次

引力波存在的推导

广义相对论预言了引力波的存在，但证明其存在并不容易。

1916年，爱因斯坦提出引力波以光速传播，并在源处释放能量。当时的数学处理不足，使得这些波的物理实在性受到质疑。

1950年代，邦迪、皮拉尼和罗宾逊确定了引力波携带能量。邦迪在1957年通过Bondinews这一物理量，准确描述了引力波如何从一个源中辐射出来，证明了引力波能够在没有坐标系依赖的情况下，携带出能量、动量和角动量。

1962年，萨度规张量，$\eta_{\mu\nu}$是平直时空的度规张量。

利用爱因斯坦场方程，可以推导出度规微扰的波动方程：

``` \Box h_{\mu\nu} = -16\pi G T_{\mu\nu} ```

其中，$\Box$是达朗贝尔算子，$G$是引力常数，$T_{\mu\nu}$是应力-能量张量。

该波动方程表明，引力微扰以光速在时空传播。

1969年和1970年，韦伯报告了引力波探测结果，但后来被认为是噪声干扰。1974年，霍尔斯和泰勒发现了第一颗脉冲双星系统 PSRB1913+16，并观测到其与广义相对论预言的引力波耗散一致。

2015年，激光干涉引力波天文台（LIGO）成功探测到首个引力波事件 GW150914，验证了爱因斯坦的广义相对论，开启了引力波天文学的新时代。

引力波存在的理论预言和实验观测验证，是现代物理学的重要成果。它们为我们提供了了解引力本质和探索宇宙的新途径。