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关于 Ben Owen 博士

问:是否有估算过引力波的传播速度?
——由来自加拿大的 Jaime 提交

答:爱因斯坦认为引力波应该是以光速来进行传播的。注意:是真空中的光速,而不是在介质中被减慢的光速。或者你也可以说是光是以引力波的速度来传播的:因为引力决定了时空结构,而后者又决定了物质的移动方式,当然,这也包括光的传播。

但这还并不是全部。光在介质中传播时会因为与原子的量子交互作用而减慢。我们通常会认为玻璃是一种连续的介质,但如果从比一根头发的精细度还要小一百万倍的尺度上看就不是这样了。在这个尺度上分布着大量的原子,光会与这些原子产生交互。改变原子的类型,甚至是改变同一种原子的排列方式,都能极大地影响光的行为。影响的程度依赖于光的波长。某些波长的光几乎可以像在真空中一样快速的穿过,而其它一些则可能完全无法通过。

类似的情况也可能发生在引力波身上。爱因斯坦将时空结构看成一块连续的区域,但是在比原子间间隔的百万分之一再百万分之一的尺度上,量子力学的效应将更为显著。爱因斯坦并没有找到将量子力学与引力结合起来的理论。即便是今天我们也没法做到,但我们推测时空结构在非常小的尺度上也有类似物质中原子的结构。那样某些波长的引力波就会像介质中的光一样走得慢一些。(另外,特定波长的光在真空中也会慢下来。)

因为这个尺度非常之小,要对这种效应进行观察将非常困难。大部分的人都预言 LIGO 和 LISA(也就是太空中的 LIGO)将永远都无法得到什么结果,因为在仪器的敏感波长范围内引力波的效应可能是相当微弱的。不过人们仍然会观察,而且对来自天体的光效应的寻找已经开始。这可能需要相当长的时间,但一旦有人观察到,这将是牵涉到量子引力理论的第一个观察结果。爱因斯坦在他一半的生命中都在寻找它,因此如果有人发现了以光速传播的引力波,你将肯定会在新闻中听到!

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