引力波的存在对于空间维度的研究有什么影响?

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-18

在数学上,我们可以构建出任何维数的几何学;在物理上,我们也能够为任何维数的坐标空间建立相应的理论。但是,我们生活的空间为什么是三维的?在绝大多数人的眼中,这个问题也许是多余的,承认三维空间这个事实就已经足够了。我们所处的空间存在着并且只存在上下、左右和前后这三个正交的基本方向,何必再去讨论其它维度的可能性呢?

但是,自古以来有些哲学家就不安于现状,他们乐于探索自然界中未知的世界。一维或二维的低维空间并不会引起他们的兴趣,他们主要考虑更高维度存在的可能性。如果从我们生活的世界能跨进四维空间,那么将会发生许多有趣的事情。


首先从物理学的角度给出三维空间的合理性的是哲学家康德。他在早期描写“活力”的一篇文章写道:“空间中的三维性来自现存世界中各个主体的相互作用:作用力和距离的平方成反比。”康德在这里提到的反平方定律来自于牛顿的万有引力定律,而库伦的著名电学实验则是在他之后。

我们常常有这个疑惑,为什么常见的万有引力和电磁力的强度都遵循反平方定律呢?物理学家回答道:因为反平方力是三维空间最简单的力,也是最自然的力。严格来说,引力和电磁力都是有势力,它们都满足三维空间里最简单的二阶偏微分方程:拉普拉斯方程。

如果你没学过这样的方程,我们也可以用不同的角度来理解。太阳发出的光的能量密度会随着距离的平方而减少,这在三维空间中是相当容易理解的。因为太阳发出的光同时均匀的照在以它为中心的球面上,而球的表面积与半径的平方成正比,分摊到单位面积的能量就与半径的平方成反比。


1917年埃伦费斯特在这个问题上进行了深入的研究,开始从物理系统的动力学要求来回答问题。我们知道,在三维的时空里,存在着像太阳系这样稳定的天文系统。对于日地系统来说,它们是靠着满足反平方定律的万有引力来维持稳定的。当空间维数大于3维的时候,情况就发生了根本性的变化。比如在四维空间中,万有引力满足的是反立方定律,因此日地系统不再稳定,地球会落入太阳中或者逃逸到冰冷的地区,因此也就不会有生命存在了。因此,三维空间是一个得天独厚的空间。也就只有在这个空间中,我们才能有太阳系,才能有动植物,才能有我们自身的存在。


引力波的发现也能证明空间只有三维。假如空间中存在着额外的维度,那么引力波的能量就会泄露到其它维度中。因此,在观测站探测到的引力波的振幅要比预测的小。然而,真实情况是,物理学家分析了中子星碰撞产生的引力波,并没有发现它的振幅有异常之处。也就是说,如果你相信引力波,那么空间就只有三维。



我觉得这个的研究就可以知道宇宙维度的度数,可以研究明白整个宇宙的奥妙,对于整个物理学的发展有着不可估量的作用。

巨大物体扭曲了周围的时空在宇宙中形成了引力波,引力波的存在,给人们在空间维度中预示出了一种崭新认识,我们可以利用引力波去研究超新星发生大规模恒星爆炸的原因是什么。

引力波存在可以证明空间只有三维,比如空间中存在着其他维度,引力波自身能量就会泄露到另外维度里。所以,在科学观测站感知到的引力波振幅远比预测小。真实情况就是,科学家分析中子星碰撞产生的引力波后,并没发现振幅有任何异常之处。也就是说当你相信引力波真实存在,那么空间就只有三维。

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#令婵玲# 引力波现在已得证明存在,它对地球的影响如何! -
(17863366111): 引力波对地球的影响就是引力对地球的影响.引力波的发现的影响:如果引力波被发现具有雷管鸡预言的性质,那我们几乎所有的太阳能电池都将变成雷管鸡锥形的,而我们用的太阳能电力将是之前的5倍!!!当然未来不只这些,但肯定会很多,1894年赫兹否认电磁波具有实际的作用,今天我们干什么能离开电磁波呢?

#令婵玲# 引力波造成的时空弯曲到底是怎样的 -
(17863366111): 频率变得较低 引力波作为一种波,会产生多普勒效应,频率变得较高 ,在远源处为平面波;有两个独立的偏振态;携带能量;在真空中以光速传播. 在运动的波源后面,产生相反的效应,波长变得较长,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量.引力波是横波,波被压缩,波长变得较短,波源的速度越高. 引力波是指时空弯曲中的涟漪. 多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化,在运动的波源前面,所产生的效应越大,根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度. 引力波作为一种波,会产生多普勒效应

#令婵玲# 引力波是四维世界的吗 -
(17863366111): 引力波不是四维世界,引力波只是物体所处的时空发生变化时,时空效应向外辐射的方式.引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式,是这些波从星体或星系中辐射出来的现象.是由于空间质量和速度的变化导致空间产生的波动.有质量的物体被加速时就会发出引力辐射.

#令婵玲# 引力波是怎么形成的? -
(17863366111): 引力波是爱因斯坦广义相对论的一个预言,可以理解为空间本身的“涟漪”.只有在最高能量的事件中,引力波效应才能达到较为显着的程度.但即便在那些情况下,这些效应也十分微弱,引力波至今仍然没有被探测到.人们已经做了许多尝试...

#令婵玲# 引力波有什么用苏凯米阅读及答案 -
(17863366111): 每一种科学上的新发现都有可能推动世界科技的进步,就在昨天(16日)晚上,包括我国在内的一些国家同时发现了双中子星并合引力波,同时探测到其电磁对应体,这一发现是人类史上的首例,科学家对此发现狂喜不已.为什么科学家们引力...

#令婵玲# 引力波是什么?会不会对地球有影响 -
(17863366111): 引力波在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量.在1916年[1] ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在.引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它...

#令婵玲# 通俗的描述引力波? -
(17863366111): 比如蜘蛛网上捕到虫子,虫子挣扎扰动蛛网并以的形式传递给蜘蛛,而引力波就是大质量天体对空间的一中扰动

#令婵玲# 爱因斯坦在《广义相对论》中假设了引力波的存在,那么引力波到底有什?
(17863366111): 引力波的作用就是阐明引力的本质.就好象我们说光电本质是电磁波,或者说是波粒二相性.其实就是起探求食物本质的作用

#令婵玲# 引力波和引力有啥关系吗? -
(17863366111): 有关系,先明白一点,从起源上讲,石头放进水里会激起水波,空间中放入有质量的物体也会这样,水波的形成原因是当液体表面或内部液团由于密度差异离开原来位置,在重力和浮力的综合作用下,液团会处于上下振动以达到平衡...

#令婵玲# 引力波的发现是不是真的有更高纬度存在 或许玉帝 -
(17863366111): 没那么复杂,时空波动就是引力波,月亮对地球固定一点是有时空波动影响的,周期是一天,现象是潮汐.最近探测的引力波不是一直存在的那种,而是双星合并瞬间的高强脉冲引力波(撞之前已经存在了).