关于引力波的提问 [复制链接]

回复: 引力波的发现有多重要？引力波说明什么？

天外访客 于 2016-2-15 16:01:00 发表在：红旗飘飘论坛

引力波的发现有多重要？
    
    珍藏版19分钟
    量子幽灵10
    我们都知道爱因斯坦早已预测引力波的存在。新闻错误地把重点引向了引力波。当然，引力波的探测是很重要。但就具体到这个发现来说，完全不是发现一个引力波那么简单。这个发现的重点是暴涨理论。
    我们的标准宇宙学认为宇宙起源于一次大爆炸，所有的东西都在这个爆炸之后相互远离。所以哈勃在上世纪20年代发现了星系之间相互远离，远离的速度正比于距离。这个是大爆炸的后遗症。
    但是这里面存在一个还没能解决的问题，就是因果关系问题。如果宇宙中的两个点需要发生作用、有了关联，那么一定是一个点作为原因，另一个点作为这个作用的结果，因果信息从一个点传递到另一个点，这个关联就建立了，这叫做因果关系。因果关系的建立是需要时间的，这个速度最大就是光速。我们又知道，宇宙今天的年龄大约是137亿年了，那么我们就可以用137亿年乘上光速，我们就可以知道一个最大的距离，只有在这个距离以内的两个点，才来得及在宇宙诞生之后发生因果关系。超过这个距离的点来不及发生因果关系。
    但是实际上却不是这样。观测发现宇宙竟然在很大的尺度上都是均匀的，每个点似乎都商量好了一样彼此保持一致，呈献给我们一个非常简单状态的宇宙，我们不需要对每个不同的方向建立不同的理论。所以我们没能解决这个因果的问题。宇宙膨胀的早期温度很高，不同区域的温度也有差异，但是今天的宇宙非常均匀。想做到这一点需要这些点之间相互作用达到热平衡。所以有人猜测，是不是在宇宙刚刚大爆炸之后很短的时间里，就发生了一次非常奇怪的剧烈膨胀，使得空间一下子增加了好多好多。
    (当然，除了这个简单化解释的因果问题以外，还有很多问题得不到解释，比如磁单极子为什么找不到等等。)
    理论上说的这个剧烈的膨胀在瞬间改变了很多物理性质，我们叫做暴涨，inflation。由于暴涨，我们的宇宙才会变得每个点看上去都差不多的样子。但这一直仅仅是一个预言，没有实际的观测证据。
    如果这个暴涨是存在的话，会有引力波的辐射，这个辐射可以分解为两种成分，分别是类似电场的E模式和类似磁场的B模式。因为前者有梯度没有旋度，后者有旋度没有梯度。E模式很容易被现有的理论解释和观测到。但是B模式很难观测到。产生B模式有两个机制，分别是暴涨，或者引力透镜。引力透镜产生B模式已经在去年被南极天文台观测到了。那么如果还能观测到新的B模式的引力波，就意味着暴涨理论是真实存在的。
    题目中说的这件事，指的就是这个发现。这个发现的直接结果就是，证实了暴涨的存在，解决了今天的大爆炸宇宙模型的一些疑难问题，让大爆炸宇宙模型更加牢固了。