如果引力波足夠強大,人類能感受到引力波嗎?

關于人類能不克不及感觸感染到引力波的問題 , 可以先來簡單領會一下當初激光干與引力波天文臺(LIGO)是若何探測到引力波的 。

按照愛因斯坦的廣義相對論 , 任何有質量的物體在時空中加快活動城市激發時空曲率發生轉變 , 從而輻射出引力波 。 引力波在穿過物體時 , 就會對物體發生壓縮和拉伸效應 。

如果引力波足夠強大,人類能感受到引力波嗎?



LIGO設計了兩條互相垂直而且長度都為4公里的干與臂 。 當引力波經由過程兩條干與臂時 , 此中一條會被壓縮變短 , 另一條則會被拉伸變長 。 若是一束激光由分光器分為兩束 , 它們各自沿著此中一條干與臂活動 , 而且被干與臂另一端的反射器反射出來 , 然后它們再次相遇 。 因為引力波穿過 , 兩條干與臂的長度變得紛歧樣 , 所以兩束在分歧時刻抵達領受器的激光就會發生干與條紋 , 如許就能探測到引力波 。
【如果引力波足夠強大,人類能感受到引力波嗎?】LIGO初次探測到的引力波(GW150914)來自兩個恒星級黑洞的歸并 , 該過程在20毫秒的時候內釋放出高達三倍太陽質量的能量 , 即5.4×10^47焦耳 , 這半斤八兩于太陽在45萬億年里經由過程氫核聚變反映所釋放出的能量(太陽的壽命年夜約只有100億年) , 其功率甚至還跨越了可不雅測宇宙中所有恒星的總輻射功率 , 所以這是一種極端的能量釋放 。 不外 , 因為引力波源遠在13億光年之外 , 其能量會跟著距離的平方而年夜幅衰減 , 所以達到地球時只有一小部門能量 。 當該引力波穿過LIGO時 , 干與臂的長度轉變只有質子直徑的千分之一 , 即100億億分之一米 。
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不外 , 引力波導致物體尺寸發生轉變的幅度并非取決于引力波能量 , 而是引力波的振幅 。 引力波的振幅會跟著距離的增添而減小 , 它遵循的是距離反比關系(距離足夠近會變為非線性) , 而非距離平方反比關系 。
舉個例子 , 若是距離縮短一半 , 變為6.5億光年 , 引力波導致的尺寸轉變也只有50億億分之一米 。 即便距離變為本來的十億分之一 , 即1.3光年 , 引力波也只會使物體的尺寸轉變100億分之一米 , 即0.1納米 , 人類不成能會感觸感染到如許微弱的轉變 。
為了使人類可以或許感觸感染到引力波 , 就必需足夠接近引力波源 。 發生GW150914引力波的是兩個質量都是太陽三十幾倍的恒星級黑洞 , 它們的視界直徑年夜約為200公里 , 歸并之后的阿誰黑洞直徑約為365公里 。 理論上 , 只有足夠接近它們 , 人類才能感觸感染到引力波 , 但在感觸感染到之前 , 早就會被這種恒星級黑洞的壯大潮汐力所撕碎 。
如果引力波足夠強大,人類能感受到引力波嗎?




為了平安起見 , 可以假設距離為1萬公里 , 在如許的距離上 , 人類會感觸感染到年夜約1毫米的尺寸轉變 , 很難說這會對人體造當作什么影響 。 事實上 , 在如許的距離上就要起頭擔憂黑洞的極端引力感化 。
總之 , 固然引力波攜帶了龐大的能量 , 但它們與物質之間的彼此感化其實很是微弱 , 人類很難直接感觸感染到引力波造當作的尺寸轉變效應 。

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