什么是引力波？为什么引力波的传播速度是光速？

引力波是爱因斯坦在广义相对论这个理论做出来以后，根据这个理论做出的推论之一。

那么什么叫引力波？实际上这个说法不太准确，只是比较形象而已。

引力波是大质量物体，弯曲空间的时候，形成的一种空间涟漪。

(资料图片仅供参考)

所以，引力波不是引力的波动，而是空间的波动。

因为根据广义相对论，引力实际上不是一种力，是质量引起附近时空的弯曲。

空间会有弯曲这个问题，在以前是从来没有人想过的。

所有的物理学家和我们的常识都认为，这个空间是平的、是直的。

空间是一个空的东西，这个空的东西怎么会弯曲，这个是无法想象出来的。

爱因斯坦关于空间弯曲的结论，也不是想出来的，是通过一系列严密推理做出来的。

广义相对论最大的成就，就是把质量和空间的关系给理顺了，颠覆了以前人类的认识。

这种空间的弯曲效应，表现出来的就是类似于引力的效应，也就是说和质量成正比，和距离的平方成反比。

所以说，把空间弯曲形成的这种涟漪称为引力波，也是可以理解的。

相对论这个词最开始是从狭义相对论这里面出来的，它的原意是说所有的运动都是相对的。

像广义相对论这种关于空间和引力的理论，为什么要冠以相对论的名称，为什么不叫引力的理论呢？这就是要从推导过程来说起。

根据物理学家对于引力场中物体运动的测量，发现了引力质量和惯性质量完全相等。

所以引力场的局部，可以用做加速运动的惯性系来代替，这被称为等效原理。

那么，我们知道惯性系的运动要受到狭义相对论的约束，要受到光速的约束，光速是所有运动的极限。

爱因斯坦就是根据等效原理，从狭义相对论出发，推导出的广义相对论。

既然是狭义相对论推导出来的结果，必然要受到光速约束，所以在广义相对论里面，光速仍然是极限。

所以，空间弯曲的速度不能超过光速，完全等同于光速。

既然空间弯曲的速度是光速，那么由空间弯曲形成的引力波~空间涟漪，传播的速度必然是光速。

以前没有科学家认识到空间会被质量弯曲，主要是因为这个弯曲的幅度非常、非常的小。

星光掠过太阳表面的时候，引起的偏折角度只有一度的1/200。

所以说，空间的弯曲绝对不是空谈，它和物理测量是对应起来的。

也可以说，广义相对论寓言的空间弯曲，是一种物理测量意义上的弯曲。

这就好像我们去判断一个桌子的面，是曲面还是平面一样。

如果这个桌子的面是曲面，拱起来的，我们用一根直的尺放在它上面，两头就会翘起来，不能放平。

如果对空间弯曲的程度进行一个评估，就必须要用不同的尺子，这个“尺子”在物理学上就被称为度规，也就是说度量的规矩。

在平直空间，两点之间的距离是 X平方加上Y平方加Z平方之和，再开根号。

但是在弯曲的空间中，它前面还要乘以一个特殊的函数，这个特殊的函数，就是相当于测量弯曲空间的尺子。

只不过在平直空间这个尺子是1，在弯曲的空间中，它会变成其他值。

既然质量能够影响空间，大质量的物体在空间中运动，必然会拖动、搅动空间，这就会形成不断向外扩散的空间涟漪。

这就是所谓的引力波。

引力波通常情况下是非常、非常微小的空间起伏。

地球绕太阳转动，也会引起空间涟漪，但以人类的技术是没有办法测量的。

只有质量特别大的星体，相互围绕旋转或者撞在一起的时候，才能够释放出能量巨大的引力波。

这些能量巨大的引力波，在宇宙中会以光速扩散，会引起比较大的波动，才能够让我们的测量仪器有反应。

现代引力波测量就是用激光干涉的方法，在一个真空的管道中，一束激光在两个镜面之间来回反射，形成干涉，一旦空间被扰动了，干涉的条纹就会产生变化，这样我们就知道有引力波了。

世界上第1个引力波测量装置，是美国的激光引力波干涉天文台。

引力波探测对于测量精度的要求非常高，因为引力引起的空间扰动幅度，只有一个质子直径的1/1000。

如果我们把一个原子放大到足球场大小，质子只相当于足球场中间的一个蚂蚁，1‰只相当于蚂蚁身上的一根汗毛。

由此可见，引力波探测难度之高。所以引力波天文台也是经历了很长时间，花了海量的资金以后才研制成功的。

引力波测量装置有两个相互垂直的探测管道，这样才能知道引力波的方向。

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