- 電磁波和引力波

也正因?yàn)殡姾捎姓?fù)之分，可以利用這個(gè)正負(fù)抵消的性質(zhì)來(lái)屏蔽電磁力。而引力場(chǎng)不能靠類似的方法屏蔽。不過(guò)，因?yàn)閺V義相對(duì)論將引力場(chǎng)解釋為幾何效應(yīng)，在局部范圍內(nèi)，可以用等效原理，借助一個(gè)自由落體坐標(biāo)系將引力場(chǎng)消除。電磁場(chǎng)則不能幾何化。

從量子理論的角度來(lái)看，電磁波是由靜止質(zhì)量為零，自旋為1的光子組成，而引力波是由靜止質(zhì)量為零，自旋為2的引力子組成。電磁波能與物質(zhì)相互作用，被反射或吸收，但引力波與物質(zhì)相互作用非常微弱，會(huì)引起與潮汐力類似的伸縮作用，但在物質(zhì)中通過(guò)時(shí)的吸收率極低。

引力波的未來(lái)

1887年，赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波后，在他發(fā)表文章的結(jié)語(yǔ)處寫(xiě)道“我不認(rèn)為我發(fā)現(xiàn)的無(wú)線電磁波會(huì)有任何實(shí)際用途”。而當(dāng)時(shí)兩位20多歲的年輕人，馬可尼和特斯拉，卻從赫茲的實(shí)驗(yàn)中突生夢(mèng)想，逐步地計(jì)劃并實(shí)現(xiàn)了將電磁波用于通訊上。如今，電磁波對(duì)當(dāng)今人類文明的進(jìn)步和發(fā)展之重要性已經(jīng)毋庸置疑，眾人皆知。

愛(ài)因斯坦預(yù)言引力波的時(shí)候，也認(rèn)為人類恐怕永遠(yuǎn)也探測(cè)不到引力波，他當(dāng)然也不可能預(yù)料引力波是否可以對(duì)人類有任何實(shí)際用途?？梢?jiàn)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有時(shí)候是很難預(yù)料的。

四種相互作用中，只有引力和電磁力一樣，具有“長(zhǎng)程”的性質(zhì)。長(zhǎng)程力才有可能用于遠(yuǎn)距離的觀測(cè)和測(cè)量。雖然引力很弱，但既然在天文領(lǐng)域及宇宙的范圍內(nèi)可以探測(cè)到它們，那就有可能將來(lái)在天文和宇宙學(xué)的研究中首先應(yīng)用它們。近幾年來(lái)發(fā)現(xiàn)的暗物質(zhì)和暗能量，都是只有引力效應(yīng)而對(duì)電磁作用沒(méi)有反應(yīng)，引力波及相關(guān)的探測(cè)也許能幫助這方面的研究。

總之，這次的GW150914事件只是引力探索中的一個(gè)開(kāi)端，遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束?？茖W(xué)家們還需要期待更多的結(jié)果。

作者：中科院物理所 張?zhí)烊?/p>

參考資料：

【1】Einstein, A., Rosen, N.: On Gravitational Waves. In:Journal of the Franklin Institute 223 (1937), 43–54.
【2】Einstein, A., Infeld, L., Hoffmann, B.: The GravitationalEquations and the Problem of Motion. In: Annales of Mathematics 39 (1938),65–100.
【3】張之翔. 赫茲和電磁波的發(fā)現(xiàn)[J]. 物理,1989, 18(5): 0-0.
【4】The LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration.Observation of gravitational waves from a binary black hole merger[J]. Phys.Rev. Lett. , 2016, 116(6).
【5】Hu, N.: Radiation Damping in the Gravitational Field. In:Proceedings of the Royal Irish Academy 51A (1947), 87–111.
【6】Hulse, R. A. & Taylor, J. H. ，Discoveryof a pulsar in a binary system，Astrophysical Journal, vol. 195, Jan.15, 1975, pt. 2, p. L51-L53.
【7】維基百科：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%88%E5%85%8B%E8%80%B3%E5%AD%99%E5%B9%B2%E6%B6%89%E4%BB%AA
【8】https://www.ligo.caltech.edu/page/ligos-ifo