引力波的速度在不同介質或空間裡是恆定的嗎?還是說和光波一樣在不同介質速度不同?

時間 2021-05-30 23:11:32

1樓:

題主所說到的,黑洞附近引力波傳播的情況,其實非常有意思。

如果背景時空遠離平直時空,波動方程會被修改成這樣

這樣我們強行把它變成乙個本徵值問題,或者把h重新排成列向量,寫成這樣

矩陣 是把黎曼曲率重新排列成了乙個9*9矩陣,對於史瓦西黑洞,用球座標(指標:1對應r, 2對應θ,3對應φ),它的具體形式長這樣(寫得很冗餘,因為是mathematica直接複製過來的hhh)

將它對角化,我們會得到6個本徵值 :

同時也得到完整的9個本徵矢,或者說9種引力波的模式,其中有3個是反對稱的,我們需要捨去,剩下的6個是(重新排列成3*3矩陣):

其中第乙個本徵值對應的兩個模式正式我們所熟悉的沿徑向傳播的+模式和×模式。

回到波速的問題。將波矢的時間分量解釋成頻率,空間分量解釋成三維空間的波矢 ,於是,得到本徵值以後我們就得到了色散關係

在遠離中心黑洞(r很大)或者引力極弱(M很小)的時候,本徵值都趨於0,色散關係恢復成了線性色散,所有的模式都簡併了起來。或者,反過來說,在有外場存在時,原本簡併在一起的幾個態劈裂成了4條色散曲線。

2樓:wjhbb

引力波跟光波一樣,會受到介質的散射和吸收,介質在引力波的擾動下會發出次級引力波並與原來的疊加,這樣一來,引力波在介質裡的速度就有可能不是光速了不過,引力波與物質的相互作用比光與物質的相互作用弱得多,所以變化的程度也小得多。具體需要計算才知道。

事實上,不光引力波的速度可以因為與物質的相互作用而發生變化,引力波的偏振也可能因為與磁場相互作用而變化。參考:https:

//arxiv.org/pdf/1110.0408

v1.pdf

引力波在介質中的色散關係 (由此可得出引力波速度及其與頻率的關係) 幾十年前就已經研究過。比如其中一種可以是長這樣的:

介質的不同材料特性會導致不同的色散關係。

電磁波在介質中的速度可以不等於光速,原因是類似的。入射電磁波擾動介質中的帶電粒子,發出次級電磁波,與原入射電磁波疊加,在效果上改變了電磁波的傳播速度。在靜電學和靜磁學中,為了描述外部電磁場在介質中誘導出的電磁場與原外部電磁場的疊加效應,引入了電容率和磁導率等引數;在電動力學中,這些引數會與電磁場的頻率相關,導致不同頻率的電磁波在同乙個介質中傳播速度不同;但本質上,仍然是次級電磁波與原外部電磁波疊加導致的。

至於介質中引力波速度超過光速這種可能性,那並沒什麼奇怪的。在介質裡,像電子這樣的「實物粒子」一樣可以超過介質中的光速運動,由此導致切倫可夫輻射。

引力波跟光波一樣走零測地線;大質量物體的存在導致零測地線變化,那麼引力波跟光波一樣會偏折。

為什麼不同頻率的光在同一介質中速度不同? 有沒有簡單易懂的解釋?

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在沒有介質的真空條件下,引力從何而來,進入黑洞後的時間是不是就會停止或者減慢?

木瓜 不知道題主為什麼認為引力需要介質。嗯相互作用是不需要介質的,真空中就可以傳播。當然如果說電磁力的作用方式是通過電磁場這類的,那麼引力確實是特殊的。按照廣義相對論,物質的能動張量改變了其周圍時空的曲率,需要用黎曼幾何來描述這種時空,其它物體並沒有真的受到引力作用,而是在這種時空中走測地線,在我們...

水在不同溫度 不同壓強下的蒸發速度分別如何計算?

燃燼 剛做了一下實驗,57 濕度,23 理論是1.304kg m 2 s 和實際差的太多了,大了好幾個數量級 嘿嘿,又找了點資料,多乘乙個係數,差不多和實際一樣了 DONNY 蒸發速率完全取決於你能傳過去的熱。溫度公升高或者壓強變低可以使水由蒸發變為沸騰,無論蒸發還是沸騰,水汽化時都會吸熱,如果沒有...