张朝阳的物理课 探索 b 中的弱场引力波方程 引力波的真面目揭秘 b (张朝阳的物理课)

基本框架"> 广义相对论的基本框架

广义相对论指出，物质的存在导致时空弯曲。在这种弯曲的时空背景下，粒子会沿着“最短”的路径运动。描述时空弯曲可以使用度规，这是一个二阶张量。

度规的一阶导数定义了克氏符，后者描述了基矢随坐标的变化。通过对克氏符求导并组合，可以定义空间的黎曼曲率，它决定了时空是否弯曲。

黎曼曲率由度规的二阶导数组成。如果黎曼曲率为零，则时空局部平直；如果不为零，则时空弯曲。

引力波的作用

引力波与物质相互作用非常微弱，因此具有极强的穿透能力。宇宙对于引力波几乎是透明的。

在宇宙的再复合时期（约在38万年前），电磁波与等离子体强相互作用。因此，很难通过电磁波获取这一时期的演化信息。而引力波不受等离子体影响，可以提供这一时期重要的信息。

引力波的观测

引力波可以通过测地线方程描述的可观测效应来观测。

引力波导致的效应包括：自由落体运动的改变（测地偏离方程）、光线路径的弯曲和钟摆速率的变化（重力红移）。

激光干涉引力波天文台（LIGO）等装置通过测量由于引力波引起的时空扰动来探测引力波。