探测引力波讨论

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/26 14:09:12
   探测引力波讨论
1.目前探测引力波的辐射源都是离地球很远的天体事件。不可能直接测量引力波辐射源。在地球上有没有引力波辐射源?如果有这种源,其辐射强度即使比太阳“黑洞”并合弱得多,但距离也近得多,有无可比性?另外引力波源能否人造?加速质量形成引力波,这里说的质量和加速度的最小值所需量值是多少?地球上能否实现?如果灵敏度按10^(-22).
香港参与者解读时认为这次黑洞并合可类比4亿亿亿亿核弹同时爆炸所产生的辐射能量。其根据何在?照此说法,此能量到达地球观测点是多少瓦?如果这一数值是由引力波产生的时空形变图形算出的,LIG0应公布这一初始量值是多少?
2.引力波属性的研究是关系到有无开发价值的问题。“科普中国”发表“引力波专家”方舟子的科普,文中指出:1)根据相对论,质量可以转化成能量,这少掉的3个太阳质量就转化成了能量。这个能量无比巨大,其功率比整个可观察宇宙的所有恒星发出的所有的光的功率还要大50倍,它以引力波的形式辐射开去,经过了13亿光年的距离,到达了地球,用一个能够检测到幅度变化不到质子大小的千分之一的极其精密的仪器,才被捕捉到了。2)引力波的推导要用到非常高深的数学.3)引力波是非常微弱的,是没有应用价值的,4)太阳与地球这个系统发出的引力波的功率也就大约200瓦,不到一辆汽车功率的1%。5)引力波是向各个方向扩散开去的,方舟子这几点论述有“创新”,就是不知道怎么得到的?
3.方舟子上述观点的根据何在?黑洞并合产生的能量是多少?考虑暗物质和各类星体的影响,到观测点的功率是多少瓦?与太阳到地球发出的引力波200瓦相差多少?怎么得到的?太阳与地球这个系统怎样产生引力波?是质量加速移动吗?加速度是多少?两者并合了吗?方舟子认为引力波是向各个方向扩散开去的,这意味辐射源是各向同性辐射吗?你怎么知道的?是理论还是实测?
另外方舟子认为引力波很微弱,没有应用价值。为什么各国都化很多钱研究呢?没有应用价值就不必搞三个太空探测计划:“天琴计划”、“阿里实验计划”、“空间太极计划”。如果化数百亿测引力波是在遥远的黑洞,在地球上又没有引力波源,有没有实用价值是应该考虑的。方舟子连发二篇大作谈引力波还有什么意义呢?!难道不是自相矛盾吗!自认为“引力波专家”的方舟子需要回答自己提出的论点,然后再报“私仇”,再批中国民众科学素质低下!不要自作聪明提出什么“金标准”。
4.关于引力波的基本参数:频率范围。居然媒体报道的值相互矛盾。从低频到中频,再到高频。LIG0测试频率范围是多少?我国有些名家发布言论应该慎重,不知道就不要说,说错了影响不好。
1)文【2】指出:2009 年的观测实验中实现100Hz频率,距离变化探测灵敏度3X10的负22次方。
2)文【12】指出:LIGO测量的是波长最短的。所以不同波长的引力波源是不一样的,产生相应引力波的天体是不一样的。没有说明LIG0测试的频率范围是多少。
3)文[8]:在2005年到达了设计灵敏度,可以测量在60Hz至10kHz的引力波,位移变的灵敏度达到10^-21。
4)陈雁北给出的频率范围:LIGO探测到的35-350Hz,全部落入LIGO的敏感频带。
5.在无线电频率中,300Hz以下的超低频、极低频虽然因携带的信息量很少,往往不被重视,但它对介质的巨大穿透力和在地球圈层间极远的传播能力,却是其他波段无法比拟的。
早在20世纪中叶,地球物理学家发明了利用大气中雷电等产生的天然超低频和极低频电磁信号来探测地质构造(MT法),其后又发明了人工产生超低频和极低频(CSAMT)等方法,进一步达到了人工控制信号频率、强度、甚至辐射方向的目的,改善探测精度和发展了其他用途,例如利用超低频、极低频监视地下岩层 电参数的变化进行地震预测的研究;利用不同深度地壳电阻率的变化进行局部矿藏、油气层和地下水的探查;在同样时期内,由于军事上对水下潜艇通信提出了更高要求,世界潜艇大国对超低频、极低频远距离大深度的无线电水下通信进行了大量研究,也促进了对超低频、极低频和更低的频率电磁波传播研究的进展。最新的科学研究成果表明通过多方面的结合,一种新的多用途大功率人工源无线电磁法(WEM)可以使超低频、极低频的电磁波有效覆盖半径达数千km,探测深度可达数十km,具有同时向不同的区域为多用户发送事先计划好的电磁信号的能力,该方法将成为一种新的多学科、多用途科学研究手段,所有这些都需要对超低频、极低频和更低的频率的发射和传播特性有更深的研究和了解。【13】
从频率范围、传播速度看,电磁波与引力波是相近的。电磁波是电子,引力波是引力子,黑洞是黑子,这三者有无关联,电子、光子都属于电磁波,已被捕捉到。从麦克斯韦发表电磁理论至今已150年,经历了四个阶段:发表电磁理论;预言电磁波存在和光是电磁波;验证电磁理论,发明电磁波源和天线证明电磁波存在;电磁场量子化,捕捉电子和光子,电磁场转化为光子场。[14]
可是爱因斯坦提出引力波概念和引力波方程已经完成100年,爱因斯坦本人对引力波真实存在是怀疑的。理论推导上有审稿人指出问题,物理概念上在上个世纪60年代才引起重视。LIGO认为他们验证了引力波存在,但无人在地球上找到和发明引力波源、收发引力波天线,没有实现引力波直接测量及其可重复性。如果有人找到引力子存在,也能直接验证引力波存在。也就是说,引力波的工作只完成一步半,与电磁波比相差甚远。
笔者在想:我国研究者能否在国家层面将超低频、极低频的无线电波和引力波研究接轨,这对于超高音速飞行器探测、地震波探测、地下矿藏、油气层、地下水的探测结合起来,对核潜艇和水下机器人的水下通信研究等十分有利和必要的。
结语:引力波测量机理解释有自相矛盾之处,视角单一,方法间接,数据偶然,不能重复,未知因素颇多,涉及诸多学科,问题复杂,暂难定论。
引力波测量属当代前沿课题,名家云集,思路和方法正在转变,视角由单一转向多视角,取胜者不一定是权威,应是集各家之长,用复杂思维探索者。

参考资料
[1]乔辉,“人类首次直接探测到引力波”,腾讯太空,2016/2/12 0:37:18.
[2]陈卫标 ,引力波的激光直接测量,10000个科学难题,信息科学卷10000个科学难题  信息科学卷/“10000个科学难题”物理学编委会。一北京:科学出版社,2009.]
[3]宋雅娟,专家:中国的引力波探测仍在纸上,科普中国,2016-02-23 。
[4]张天蓉,电磁波和引力波 , 科学网,2016-2-28 .
本文引用地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-677221-959161.html  此文来自科学网张天蓉博客.
[5]龚雪飞  罗子人  刘润球, 引力波探测,10000个科学难题,物理学卷10000个科学难题物理学卷/“10000个科学难题”物理学编委会。一北京:科学出版社,2009. p922
[6]刘霞,“霍金以新理论破解“信息悖论”,科技日报,2016年1月12日。
[7]刘园园,“项链”黑洞或颠覆广义相对论,科技日报,2016年2月1930Hz到300Hz。日.
[8]引力波探测亲历记, LIGO中国物理学家谈黑洞穿越和三体,知社学术圈,2016-02-12。
[9]陈雁北:就引力波探测质疑答读者问,知社学术圈 ,2016-02-18 11:53,http://toutiao.com/i6252523459323101698/
[10]陈雁北:50年引力波探测成功的启示,来源:光明网-光明日报,2016-02-26.
[11]陈学雷:探测原初引力波对了解宇宙起源意义重大,来源:光明网,2016-02-22 09:44  
[12]吴中祥,爱因斯坦与罗森 “引力波存在吗?”纠正的论文非常正确,本文引用地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-226-959455.html  此文来自科学网吴中祥博客。
[13]袁翊,超低频和极低频电磁波的传播及噪声,一北京:国防工业出版社,2011.6。
[14]黄志洵著,波科学与超光速物理,一北京:国防工业出版社,2014.5。P.262。
[15]台媒:日本成功发射天文卫星 有助于解开黑洞之谜,来源:参考消息网,2016-02-18 .
[16]杨正瓴,引力波:这次探测到了吗?来自科学网,2016-2-18.
 本文引用地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-957091.html  此文来自科学网杨正瓴博客。
[17] 刘华杰, 2016-02-12,凭什么相信引力波检测的结果?
http://weibo.com/p/230418485ea8790102weot。
[18] 鲍得海,关于LIGO发现【引力波】的若干质疑,2016-02-15,来自科学网.
http://blog.sciencenet.cn/blog-5190-956313.html.
[19] 张轩中,专访引力波专家陈雁北 , 2016-2-19,来自科学网.本文引用地址:
http://blog.sciencenet.cn/blog-3044428-957204.html  此文来自科学网张轩中博客。
【20】暗能量更像宇宙学常数,韩晶晶专访,环球科学,2016年第4。期
   探测引力波讨论
1.目前探测引力波的辐射源都是离地球很远的天体事件。不可能直接测量引力波辐射源。在地球上有没有引力波辐射源?如果有这种源,其辐射强度即使比太阳“黑洞”并合弱得多,但距离也近得多,有无可比性?另外引力波源能否人造?加速质量形成引力波,这里说的质量和加速度的最小值所需量值是多少?地球上能否实现?如果灵敏度按10^(-22).
香港参与者解读时认为这次黑洞并合可类比4亿亿亿亿核弹同时爆炸所产生的辐射能量。其根据何在?照此说法,此能量到达地球观测点是多少瓦?如果这一数值是由引力波产生的时空形变图形算出的,LIG0应公布这一初始量值是多少?
2.引力波属性的研究是关系到有无开发价值的问题。“科普中国”发表“引力波专家”方舟子的科普,文中指出:1)根据相对论,质量可以转化成能量,这少掉的3个太阳质量就转化成了能量。这个能量无比巨大,其功率比整个可观察宇宙的所有恒星发出的所有的光的功率还要大50倍,它以引力波的形式辐射开去,经过了13亿光年的距离,到达了地球,用一个能够检测到幅度变化不到质子大小的千分之一的极其精密的仪器,才被捕捉到了。2)引力波的推导要用到非常高深的数学.3)引力波是非常微弱的,是没有应用价值的,4)太阳与地球这个系统发出的引力波的功率也就大约200瓦,不到一辆汽车功率的1%。5)引力波是向各个方向扩散开去的,方舟子这几点论述有“创新”,就是不知道怎么得到的?
3.方舟子上述观点的根据何在?黑洞并合产生的能量是多少?考虑暗物质和各类星体的影响,到观测点的功率是多少瓦?与太阳到地球发出的引力波200瓦相差多少?怎么得到的?太阳与地球这个系统怎样产生引力波?是质量加速移动吗?加速度是多少?两者并合了吗?方舟子认为引力波是向各个方向扩散开去的,这意味辐射源是各向同性辐射吗?你怎么知道的?是理论还是实测?
另外方舟子认为引力波很微弱,没有应用价值。为什么各国都化很多钱研究呢?没有应用价值就不必搞三个太空探测计划:“天琴计划”、“阿里实验计划”、“空间太极计划”。如果化数百亿测引力波是在遥远的黑洞,在地球上又没有引力波源,有没有实用价值是应该考虑的。方舟子连发二篇大作谈引力波还有什么意义呢?!难道不是自相矛盾吗!自认为“引力波专家”的方舟子需要回答自己提出的论点,然后再报“私仇”,再批中国民众科学素质低下!不要自作聪明提出什么“金标准”。
4.关于引力波的基本参数:频率范围。居然媒体报道的值相互矛盾。从低频到中频,再到高频。LIG0测试频率范围是多少?我国有些名家发布言论应该慎重,不知道就不要说,说错了影响不好。
1)文【2】指出:2009 年的观测实验中实现100Hz频率,距离变化探测灵敏度3X10的负22次方。
2)文【12】指出:LIGO测量的是波长最短的。所以不同波长的引力波源是不一样的,产生相应引力波的天体是不一样的。没有说明LIG0测试的频率范围是多少。
3)文[8]:在2005年到达了设计灵敏度,可以测量在60Hz至10kHz的引力波,位移变的灵敏度达到10^-21。
4)陈雁北给出的频率范围:LIGO探测到的35-350Hz,全部落入LIGO的敏感频带。
5.在无线电频率中,300Hz以下的超低频、极低频虽然因携带的信息量很少,往往不被重视,但它对介质的巨大穿透力和在地球圈层间极远的传播能力,却是其他波段无法比拟的。
早在20世纪中叶,地球物理学家发明了利用大气中雷电等产生的天然超低频和极低频电磁信号来探测地质构造(MT法),其后又发明了人工产生超低频和极低频(CSAMT)等方法,进一步达到了人工控制信号频率、强度、甚至辐射方向的目的,改善探测精度和发展了其他用途,例如利用超低频、极低频监视地下岩层 电参数的变化进行地震预测的研究;利用不同深度地壳电阻率的变化进行局部矿藏、油气层和地下水的探查;在同样时期内,由于军事上对水下潜艇通信提出了更高要求,世界潜艇大国对超低频、极低频远距离大深度的无线电水下通信进行了大量研究,也促进了对超低频、极低频和更低的频率电磁波传播研究的进展。最新的科学研究成果表明通过多方面的结合,一种新的多用途大功率人工源无线电磁法(WEM)可以使超低频、极低频的电磁波有效覆盖半径达数千km,探测深度可达数十km,具有同时向不同的区域为多用户发送事先计划好的电磁信号的能力,该方法将成为一种新的多学科、多用途科学研究手段,所有这些都需要对超低频、极低频和更低的频率的发射和传播特性有更深的研究和了解。【13】
从频率范围、传播速度看,电磁波与引力波是相近的。电磁波是电子,引力波是引力子,黑洞是黑子,这三者有无关联,电子、光子都属于电磁波,已被捕捉到。从麦克斯韦发表电磁理论至今已150年,经历了四个阶段:发表电磁理论;预言电磁波存在和光是电磁波;验证电磁理论,发明电磁波源和天线证明电磁波存在;电磁场量子化,捕捉电子和光子,电磁场转化为光子场。[14]
可是爱因斯坦提出引力波概念和引力波方程已经完成100年,爱因斯坦本人对引力波真实存在是怀疑的。理论推导上有审稿人指出问题,物理概念上在上个世纪60年代才引起重视。LIGO认为他们验证了引力波存在,但无人在地球上找到和发明引力波源、收发引力波天线,没有实现引力波直接测量及其可重复性。如果有人找到引力子存在,也能直接验证引力波存在。也就是说,引力波的工作只完成一步半,与电磁波比相差甚远。
笔者在想:我国研究者能否在国家层面将超低频、极低频的无线电波和引力波研究接轨,这对于超高音速飞行器探测、地震波探测、地下矿藏、油气层、地下水的探测结合起来,对核潜艇和水下机器人的水下通信研究等十分有利和必要的。
结语:引力波测量机理解释有自相矛盾之处,视角单一,方法间接,数据偶然,不能重复,未知因素颇多,涉及诸多学科,问题复杂,暂难定论。
引力波测量属当代前沿课题,名家云集,思路和方法正在转变,视角由单一转向多视角,取胜者不一定是权威,应是集各家之长,用复杂思维探索者。

参考资料
[1]乔辉,“人类首次直接探测到引力波”,腾讯太空,2016/2/12 0:37:18.
[2]陈卫标 ,引力波的激光直接测量,10000个科学难题,信息科学卷10000个科学难题  信息科学卷/“10000个科学难题”物理学编委会。一北京:科学出版社,2009.]
[3]宋雅娟,专家:中国的引力波探测仍在纸上,科普中国,2016-02-23 。
[4]张天蓉,电磁波和引力波 , 科学网,2016-2-28 .
本文引用地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-677221-959161.html  此文来自科学网张天蓉博客.
[5]龚雪飞  罗子人  刘润球, 引力波探测,10000个科学难题,物理学卷10000个科学难题物理学卷/“10000个科学难题”物理学编委会。一北京:科学出版社,2009. p922
[6]刘霞,“霍金以新理论破解“信息悖论”,科技日报,2016年1月12日。
[7]刘园园,“项链”黑洞或颠覆广义相对论,科技日报,2016年2月1930Hz到300Hz。日.
[8]引力波探测亲历记, LIGO中国物理学家谈黑洞穿越和三体,知社学术圈,2016-02-12。
[9]陈雁北:就引力波探测质疑答读者问,知社学术圈 ,2016-02-18 11:53,http://toutiao.com/i6252523459323101698/
[10]陈雁北:50年引力波探测成功的启示,来源:光明网-光明日报,2016-02-26.
[11]陈学雷:探测原初引力波对了解宇宙起源意义重大,来源:光明网,2016-02-22 09:44  
[12]吴中祥,爱因斯坦与罗森 “引力波存在吗?”纠正的论文非常正确,本文引用地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-226-959455.html  此文来自科学网吴中祥博客。
[13]袁翊,超低频和极低频电磁波的传播及噪声,一北京:国防工业出版社,2011.6。
[14]黄志洵著,波科学与超光速物理,一北京:国防工业出版社,2014.5。P.262。
[15]台媒:日本成功发射天文卫星 有助于解开黑洞之谜,来源:参考消息网,2016-02-18 .
[16]杨正瓴,引力波:这次探测到了吗?来自科学网,2016-2-18.
 本文引用地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-957091.html  此文来自科学网杨正瓴博客。
[17] 刘华杰, 2016-02-12,凭什么相信引力波检测的结果?
http://weibo.com/p/230418485ea8790102weot。
[18] 鲍得海,关于LIGO发现【引力波】的若干质疑,2016-02-15,来自科学网.
http://blog.sciencenet.cn/blog-5190-956313.html.
[19] 张轩中,专访引力波专家陈雁北 , 2016-2-19,来自科学网.本文引用地址:
http://blog.sciencenet.cn/blog-3044428-957204.html  此文来自科学网张轩中博客。
【20】暗能量更像宇宙学常数,韩晶晶专访,环球科学,2016年第4。期