引力波的真面目 弱场引力波方程揭秘 (引力波证实)

引力波的作用

广义相对论表明，物质的存在会导致时空弯曲。这种弯曲会传播以波的形式，称为引力波。引力波具有以下作用： 携带有关宇宙演化的信息 穿透物质的能力强，可以探测到宇宙早期 用于天文学研究，如双星系统和黑洞合并

引力波的具体形式

假设度规的微扰满足波动方程，张朝阳求解出度规的形式为： ``` h_μν(x) = A_μν(k) e^(ik⋅x) ``` 其中： h_μν(x) 是度规微扰 A_μν(k) 是振幅 k 是波矢 度规微扰有两种模式： 横向模式：振幅 A_μν(k) 与波矢 k 垂直 纵向模式：振幅 A_μν(k) 与波矢 k 平行

引力波的可观测效应

引力波导致时空弯曲，从而可观测到的效应： 测地偏离方程：描述测试粒子的运动方程，由引力波的影响而偏离 光线弯曲：光线在引力波作用下会弯曲 时钟延迟：引力波会导致原子钟的时钟延迟

引力波的观测

2015 年，美国 LIGO 引力波天文台首次直接观测到引力波。自此之后，人们发现了越来越多的引力波事件。 观测引力波的方法主要有： 激光干涉：利用激光干涉仪测量引力波引起的时空变化 脉冲星计时：利用脉冲星的脉冲周期变化来探测引力波 宇宙微波背景辐射：分析宇宙微波背景辐射中的引力波印记

总结

广义相对论预言了引力波的存在，张朝阳求解了引力波方程，得到了引力波的具体形式。引力波具有极强的穿透能力，可探测宇宙演化的早期信息。通过激光干涉、脉冲星计时和宇宙微波背景辐射观测，人们已经观测到了众多引力波事件，开启了引力波天文学的新时代。