引力波被發現,那是否可以把時空看作一種介質?

時間 2021-06-01 15:41:28

1樓:qcmsqas

首先電磁波的確可以說是一種特殊的物質波(具有能量/質量,在真空中傳播,滿足德布羅意波長公式)。

對於電磁波(光),目前較流行的解釋為:

電磁場是特殊的物質(高中課本就這樣講了)並且光由振動的電磁場構成所以光是特殊的物質。——光子是特殊的物質粒子。這個解釋是基本正確的,但不是最深層次的。

那麼,引力波是什麼呢?題主的說法也基本是正確的,引力波是時空扭曲的傳播,可以理解為以時空為介質傳播的波(僅僅從廣義相對論出發匯出的引力波就是這樣),就像水波是水面扭曲形成的波一樣,時空和水面,都是波的傳播介質。

然而更深層的理解就不只是這麼簡單了。

首先,更新的理解是在量子場論的框架下。此時我們可以把乙個問題的經典場描述,量子化為「交換粒子」。比如,帶電物體A在帶電物體B產生的電場中運動,從經典場的角度看,就是B產生場,場作用在A上,而在量子場論的觀點上,B產生的電場是量子化的(電磁場量子化後都是光子),於是這個過程就成了,B和A交換了光子。

這裡,所有的場相互作用,都可以被描述為粒子的交換。但是粒子描述與經典場論並不矛盾,只是增加了量子化(經典場論能量交換是無限可分的,量子場論則是量子化的),跟光的波粒二象性一樣,你可以認為是場相互作用的「場粒二象性」(光描述為電磁場波動其實就是光的場描述,而光子就是光的粒子描述),是對同乙個過程的兩種描述。但一般認為,粒子描述更為本質,因為粒子描述裡包含了量子化的限制。

場論描述引力場,自然也會給出引力子。物理學家根據引力場的性質,推導(猜想)出了引力子所滿足的性質。

然而目前,四種基本相互作用(強、弱、電磁、引力),只有引力相互作用對應的「引力子」沒有被發現,仍然是個假說。

所以說,題主對於引力波的理解,在目前已經被實驗證實的理論裡,是沒有問題的。

這次引力波的成功測量,也是給引力子的驗證提供了更強的基礎。

最終要補充一點,依賴介質傳播的波(例如晶格波)也是可以量子化的。所以時空作為介質(場的波動描述),和引力子(粒子描述),並不矛盾,是一體兩面的問題。

2樓:

波的傳播需不需要介質,和波粒二象性無關。

波粒二象性只是描述它的一種性質,並非本質。

聲波是需要介質的,但是一般認為它也有對應的聲子。

是否需要介質,在於波的本質。也即傳遞的振動是什麼的振動。

如果把引力波當成水波,那麼引力波可以通過波谷疊加來增強嗎?

等待戈多 我的理解是應該是可以的,質量小的物體產生的引力波比較小,質量大的物體產生的引力波就大,質量大的物體可以看做質量小的物體組成,因此質量大的物體產生的引力波就可以看做質量小的物體產生的引力波的疊加,而且應該是類似於水波這種可以相干疊加的。否則怎麼產生強的引力波? 線性近似 也就是相對較低能量情...

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