张朝阳的物理课 揭示引力波的真面目 解开弱场引力波方程 (张朝阳的物理课)

张朝阳推导引力波的具体形式 广义相对论的基本框架 广义相对论提出，物质的存在会引起时空的弯曲。粒子在弯曲时空中的运动不再受引力作用，而是沿该时空的最短线运动。 度规和时空曲率 度规是一个二阶张量，描述了时空的弯曲。度规的一阶导数定义了克氏符，描述了基矢随坐标的变化。克氏符的二阶导数定义了空间的黎曼曲率，反映了时空是否弯曲。 爱因斯坦场方程 爱因斯坦场方程描述了物质存在与时空曲率之间的关系。黎曼曲率是四阶张量，而里奇张量是它的二阶缩并，显含在爱因斯坦场方程中。 引力波的具体形式 在动态情况下，爱因斯坦场方程是否能给出稳定的波动形式？爱因斯坦在 1916 年预言了引力波的存在。 双中子星的引力波辐射 20 世纪 70 年代，通过对双中子星缠绕现象的观察，间接证实了引力波的存在。双中子星缠绕旋转时能量和速率变化，引力波辐射对此有很好的描述。 LIGO 的引力波探测 2015 年 9 月 14 日，美国 LIGO 的两个激光干涉引力波天文台首次探测到引力波。此后，人们发现了越来越多的引力波事件，引力波天文学的新时代开启。 引力波的特性 与电磁波相比，引力波与物质的相互作用非常弱，具有极强的穿透能力。宇宙对引力波几乎是透明的。 引力波导致的可观测效应 利用测地偏离方程，可以介绍引力波导致的可观测效应。比如，引力波会导致光线弯曲、水星近日点的进动等。