网友提问:
引力波的出现是否能让人类穿越时空到未来或者过去?
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引力波不是时光机,它没那么强大。并且引力波也没有想的那么神秘。它只是广义相对论预言的一种现象,之所以最近这么热,主要原因是它太微弱了。以至于当年爱因斯坦都认为人类不可能探测到。
下面几幅是LIGO团队的激光干涉仪所在地。可以看到,有两段非常长的路径相互垂直,这下面就是激光干涉仪,每个臂有4公里长。并且这只是一个干涉仪,团队有两个干涉仪,放置的距离相隔3000公里。这一切都是为了尽可能的放大引力波的微弱“气息”。
引力波是因为质量物体的运动产生的,也就是时空扰动。一般在遇到例如黑洞或者中子星等大质量天体碰转或者相互环绕吸引时,我们才有可能探测到引力波的痕迹。所以引力波和时空穿越没有半毛钱关系。其实按照相对论,除了去黑洞附近绕一圈再回来或者哪天能有办法提供稳定的负能量去支撑一个虫洞的形成,不然时空穿越就是个黄粱美梦而已。
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简单来说,不能。首先,要明白什么是引力波。广义相对论告诉我们,物质会弯曲周围的时空。当物体在时空中加速运动时(包括自转和公转),就会扰乱时空产生引力波,这就好比把一块石头扔进水中会产生水波一样。事实上,不管是人还是汽车或是飞机在运动的时候都会产生引力波,只不过效应极其微弱,根本无法探测。只有一些灾难性的宇宙事件才会产生能够被探测到的引力波,这些事件包括黑洞碰撞、中子星或者白矮星的合并、大质量恒星的核心坍缩。虽然广义相对论已经在百年前预言了引力波的存在,但直到前年人类才第一次直接探测到宇宙中的引力波事件——位于13亿光年之外的双黑洞碰撞。
引力波是一种时空波动,没有办法让我们穿越时空到未来或者过去,发现引力波的意义在于更进一步证实了广义相对论。反过来,根据相对论的时间膨胀效应,我们完全可以实现时间旅行,但只能实现去往未来的情况。由于回到过去的时间旅行很容易造成悖论,一般认为是很难实现的,目前有关这方面的理论还未有任何的证据,但相对论的时间膨胀效应已经得到了很多实验的证实。
根据相对论,通过两种方法,我们能够去往地球的未来。第一种,时间旅行者相对于地球做高速运动,这样他们的时间相对于地球会变慢,并且速度越快越是如此。时间旅行者可以用一年的时间过完地球一百年的时间,或者一千年的时间,等到他们回到地球时,等同于去往了未来的地球。第二种,时间旅行者去引力比地球强得多的天体附近待一段时间。天体质量越大,时空曲率越高,则相对于地球的时间流逝速率也越慢。如果时间旅行者去黑洞附近待一段时间,然后回到地球,也是等同于去往了未来的地球。
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可能对于大多数人来说,“引力波”是一个非常新鲜又很高大上的名词,但并不知道它到底是什么,四个字总结就是:不明觉厉。所以,我们还是先了解一下什么是引力波,再来探讨穿越时空的问题吧。
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。简单而言,引力波就是凭借光速传播产生的时空波动。而在时空波动时会引发时空穿越。
但就目前来看,人类对于引力波的认知还是太少,我们也仅仅刚刚探测到引力波,尚未根据其进行进一步的研究。LIGO科学合作组织的研究成员、加州理工学院物理学教授陈雁北教授表示,理论上,向一个正在合并的双黑洞发射一个叠加的引力波,是有可能放大引力波效果的。但引力波是非常微弱的,目前人类还很难发射可以被接收和探测的引力波。
此外,由于引力波本身造成的时空弯曲是很小的,所以从当下来看,借助引力波穿越时空并不现实。
但人类对引力波的探索进程正在加快中。就中国来说。目前,空间引力波探测已被列入中国科学院制订的空间2050年规划中,且我国也已启动了三个大型引力波探测项目:太极计划、天琴计划和阿里实验计划。不可否认,引力波探测才刚刚开始,大家都是在同一起跑线上,未来的发展如何,我们可以期待。
不过还是要强调一句,时空需要秩序,即便未来我们可以利用引力波进行时空穿越,也不能任意妄为!
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引力波的出现与穿越时空关系不大,至少现在看来,两者没有多大的关系。因为引力波是个新发现的东西,能够带动引力波天文学的发展,至于引力波还能发现什么更神奇、高端的宇宙学奥秘,目前还不清楚。至少从目前看,穿越时空和引力波没有直接关系。穿越时空需要摸透时空弯曲的机制,利用时空的特点实施超越,而引力波的发现证明了时空是弯曲的,显然接下来还需要更多的研究才能从弯曲时空中获得一些有用的信息。
包括射电望远镜矩阵(VLA),澳大利亚望远镜阵列(ATCA),巨米波电波望远镜(GMRT)在内的射电望远镜也参与了观测引力波,斯威夫特紫外线和钱德拉X射线空间观测卫星也参与其中。引力波出现时,在NGC4993星系的方向上,所有电磁光谱的频率都被观测出来了。东京大学的物理数学学院的科学家认为,因为GW170817,我们第一次独立证明了引力波,此事件中所探测到的数据与双子中子星的合并预测相匹配。
如果现在说人类穿越时空到未来或者过去还是太早,发现引力波只是第一步,因为可以根据引力波对早期宇宙进行研究,处于大爆炸诞生之后的30万年之内,这段时期电磁波信号是全部没有的,只有引力波可以对这段时期进行观测。如果人类要穿越时空,探测到引力波才是第一步中的初级阶段,后面的路还有很长,毕竟超越时空还是科幻,不是科学。
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这个是错误的,引力波的发现并不会使任何的事物发生本质的改变,只会使得现实的空间出现一定的变化,说白了点就是两点的距离从直线变成了曲线,如这次发现的1.3亿光年外的中子星合并,这是这个中子星与地球直线距离1.3亿光年,而当这这个中子星与地球受引力波影响时,他们就会出现在一个曲面上,假定刚好都在引力波的相邻的两个波峰上,那么空间就成了个U字形,那么中子星与地球的直线距离就给缩短了,但从地球这个波峰与波底再到中子星这个波峰的跟离还是1.3亿光年的。
而过去在现实空间中已不存在,里面的物质都不存在,未在在现实空间中也不存在,里面的物质也是没有的,所以我们没办法到达过去与未来。但因为过去物质所发的光,所产生的能量变化可以传导出去,所以我们可以在过去这些光能还未传到的足够远的地方去截取它的一些影象,但影象只是原物质的一个光能反射,只能看,并不能代表这个物质还在现实中的