引力场或者说引力波的传递速度比光速快吗?到底光是不是最快的?很是迷惑,首先量子场论表明,粒子之间的基本相互作用是通过交换某种粒子来传递的,即基本相互作用都是由媒介粒子传递的,
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/15 22:43:05
引力场或者说引力波的传递速度比光速快吗?到底光是不是最快的?很是迷惑,首先量子场论表明,粒子之间的基本相互作用是通过交换某种粒子来传递的,即基本相互作用都是由媒介粒子传递的,
引力场或者说引力波的传递速度比光速快吗?到底光是不是最快的?
很是迷惑,
首先量子场论表明,粒子之间的基本相互作用是通过交换某种粒子来传递的,即基本相互作用都是由媒介粒子传递的,这类媒介粒子统称为规范玻色子.传递引力相互作用的媒介子是引力子g,是引力场量子,它是自旋为2的零质量粒子.因为玻色子的传递速度为光速.所以引力传递不会出现比光快的速度.
但是黑洞因为质量太大,重力加速度大于光速,所以光出不来,可是黑洞的引力却可以吸引外面的物质不断使之进入黑洞,是不是说明引力传递速度大于光速,或者引力波、引力子的速度大于光波或者光子的速度?
还有哦,从广义相对论来讲,引力产生的原因是质量和能量的存在使时间和空间发生了扭曲,使得靠近大质量物体的其他物体会自动沿着扭曲的空间做最近的直线运动.这种时空扭曲的变化需要时间吗?那传递速度是多少?速度比光快还是慢?如果光是最快速度的话,那宇宙大爆炸初期宇宙的膨胀速度远远超过光速,又该怎么理解?
引力场或者说引力波的传递速度比光速快吗?到底光是不是最快的?很是迷惑,首先量子场论表明,粒子之间的基本相互作用是通过交换某种粒子来传递的,即基本相互作用都是由媒介粒子传递的,
一、关于黑洞与光速的问题.引力传递速度与光速孰快孰慢并不影响黑洞引力对光的“吸引”,就像是电场的传播速度是光速,但是导体中的电子移动速度只有毫米每秒的数量级一样.质量如果说是时空面上的一个阱的话,引力波的速度就是这时空面上一点“振动”传递到远方的速度,而决定物质能否逃离这个阱的因素就是物质的速度,好比从坑里向外冲一样;黑洞就像是无限深的阱,即使以光速都无法冲出去.所以引力传递速度与光速的关系不能根据黑洞吸引光的现象推导出来.
二、这种时空扭曲的变化就是引力波的速度,根据量子场论等理论我们猜测如果引力波存在的话,其传递速度应当为光速.
三、“宇宙大爆炸初期宇宙的膨胀速度远远超过光速”这个问题我还没有考虑过.不过我推测光速作为我们时空中的速度极限,应当会与时空和物质的某种本性相关.如果大爆炸理论成立的话,也许时空在宇宙早期与我们现在有某种不同(或许会有时空当量或常数之类的东西吧),导致那时的速度上限更大.而且宇宙的膨胀速度是否是我们理解的速度的概念尚未可知,例如两个相对于静止参考系的物体分别以光速分离,虽然它们的相对速度仍然是光速,但是在静止参考系看来它们之间的相对距离仍然在以二倍光速扩大.
我不能完整回答你的问题,就我知道的一点告诉你。
引力传播速度应该是正好等于光速的。从微观上讲,光线弯曲效应是引力场跟电磁场耦合的结构(虽然没人知道这是怎么耦合的)。物理上并不排除对应质量为0的场之间的相互耦合。比如胶子场可以跟胶子场直接耦合。电磁场跟电磁场可以以圈图效应耦合。所以我不是很理解你从黑洞里光子无法逃脱到引力子速度必须大于光速的推论。
至于时空扭曲是否需要时间,答案是肯定...
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我不能完整回答你的问题,就我知道的一点告诉你。
引力传播速度应该是正好等于光速的。从微观上讲,光线弯曲效应是引力场跟电磁场耦合的结构(虽然没人知道这是怎么耦合的)。物理上并不排除对应质量为0的场之间的相互耦合。比如胶子场可以跟胶子场直接耦合。电磁场跟电磁场可以以圈图效应耦合。所以我不是很理解你从黑洞里光子无法逃脱到引力子速度必须大于光速的推论。
至于时空扭曲是否需要时间,答案是肯定的。传播速度等于光速。
最后关于早期宇宙膨胀速度的问题,必须要认识到宇宙中相对我们以超光速运动的部分其实跟我们没有任何信息联系。即便到现在,宇宙中仍然有超光速的部分(至少不能排除这种可能性),但是我们可见的宇宙只有130亿光年左右。越靠近可见宇宙的边缘,退行速度趋近于光速,红移趋近无穷大。在宇宙中任何一点(包括不可观测的宇宙),可见的宇宙总是有限的,在这一点观测到的可测宇宙中都不会观测到超光速运动的现象。就好象你站在地球上任一点,你能看到的总是地平线内这一圈,沿地球表面这一圈内和一点和你的连线做地表面的切线相对与你所在地平面的斜率,总不会太大,但是在你看不到的地方,这个斜率可以很大。
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简而言之,目前为止,量子力学和广义相对论均无法准确地描述引力模型。弦理论也许可以描述引力的一部分性质,但这个理论并未完全成熟和完备。
量子力学很自然的成功描述了其他三种基本作用力:电磁力、强力和弱力,仅仅万有引力无法使用量子力学来描述。因此,在黑洞附近,或者将整个宇宙作为整体来看的话,量子力学可能遇到了其适用边界。目前使用量子力学,或者使用广义相对论,均无法解释,一个粒子到达黑洞的奇...
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简而言之,目前为止,量子力学和广义相对论均无法准确地描述引力模型。弦理论也许可以描述引力的一部分性质,但这个理论并未完全成熟和完备。
量子力学很自然的成功描述了其他三种基本作用力:电磁力、强力和弱力,仅仅万有引力无法使用量子力学来描述。因此,在黑洞附近,或者将整个宇宙作为整体来看的话,量子力学可能遇到了其适用边界。目前使用量子力学,或者使用广义相对论,均无法解释,一个粒子到达黑洞的奇点时的物理状况。广义相对论预言,该粒子会被压缩到密度无限大;而量子力学则预言,由于粒子的位置无法被确定,因此,它无法达到密度无限大,而可以逃离黑洞。因此20世纪最重要的两个新的物理理论,量子力学和广义相对论互相矛盾。但是至今为止,找到引力的量子理论的问题,显然非常困难。虽然,一些亚经典的近似理论有所成就,比如对霍金辐射的预言,但是至今为止,无法找到一个整体的量子引力的理论。目前,这个方面的研究包括弦理论等。
弦理论科学家假定,宇宙中所有粒子都被局限在一个四维的膜宇宙(brane)中,而膜宇宙又漂浮在一个更高维度的体宇宙(bulk)里。不过几种特殊的粒子可以从膜宇宙中穿入穿出,其中最出众的就是引力子和惰性中微子。 我们也许生活在低维的膜上面,但是引力仍然是10维的。所以很多模型无法解释。
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