“引力波”又是个什么鬼?时空之门被开启?!

东升时评 2018-08-08 15:11:57

今天朋友圈被“引力波”这个词刷爆,群里(435544646)第一时间也在讨论,很多同学都问引力波到底是个什么鬼?为什么观测到引力波会引起物理学界辣么大的震动?

本人是铁杆科学爱好者,也一直在创作自己的科幻小说(在微信公众号dssp99有连载),当然对科技前沿的新发现也十分关注,应同学们所托,今天就用一篇短文来科普一下引力波。

因为东升时评就爱说大白话,从来不绕弯子、不弄玄虚、不装逼,这篇文章会尽量用最浅显、最容易理解的语言,阐述引力波和观测到它的重大意义,因此其中有些语言在物理学层面不太严谨,毕竟不是学术论文,所以看到些许瑕疵请不要嚎呼。

如果你是文科生,保证你看后脑洞大开!如果你是理科生或者一线科研人员,那么你会得到有益的启发。

 

在进入正题之前,要讲一些话:人类发展到今天,生物功能逐渐退化,但是科技和思想能力却以幂指数速度飞快发展,可以说人类已经到了再次进化的三叉口。如果说三百万年以前有一个时间节点,使一部分古猿通过觉醒了自我抛开了古猿种群从而进化成智人的话,那么现在正是另一个进化的三叉口,一部分人类会抛开现代人群进化成新新人类!

不信你看扎克伯格再给自己不满周岁的孩子看什么!


是的,《量子力学》!是不是很惊悚?大学生都搞不懂的量子力学扎克伯格在教未满周岁的孩子,不要认为他是在做广告,因为我们都相信他估计看不上那点广告费,对我们的家长来说,这才是真正的输在了起跑线上!

今年是猴年,就像我们的物种另一个分支猴子们再用功学习也永远不可能理解微积分了一样,我们若丧失了这次机会,恐怕一部分人永远无法理解未来新新人类的知识和科技水平,物种差别即将在人类之间展现,到时候可能就不是被种族歧视了,而是被物种歧视!

所以,努力吧,同学们!

 

引力波的概念

 

要想理解引力波,首先要理解什么是波!如下图:


图一

我们定义一个点是零维,它在时间轴上静止不动,就形成了一条线。这条线包含无数个点,就是一维。

当然宇宙中不存在静止不动的东西,当这个点做简单的振动的时候,在时间轴上就形成了波动:


图二

这个波就是二维波。

同理,我们可以很容易就想象出三维波是什么样子,这个对我们人类来说驾轻就熟,因为我们是三维生物。


图三

像不像一颗石子投入湖面形成的一圈一圈的波纹?没错,那也是三维波的一种。当然我画的不是很圆。

所以,很好理解:平面上的线在三维上的振动,就形成了三维波。

那么最后,人类大脑最难以理解的来了,什么是四维波?

简单点说,就是空间在第四维时间维上的振动,就形成了四维波。

而引力波,就是一种四维波!当引力波经过时,时空将被压缩或者拉伸,包括地球在内!而这种压缩或者拉伸,并不是普通意义上的机械性的压缩或者拉伸,而是第四维在时间轴上的压缩或者拉伸,所以不用担心引力波到来的时候我们的地球会被无情的压扁!因为空间同时都“扁”了!对我们人类来说根本觉察不到。


图四

如图,引力波会把时空压缩和拉伸,身处时空中的地球也不能幸免,就像水波到来的时候可以把水面抬高和降低一样。

我们知道宇宙中存在四大力:电磁力、引力、强力和弱力。强、弱力作用距离太短,它们大小的改变在量子层面,现有技术手段无法观测。电磁场的强弱改变就形成了电磁波,因为它充满了我们熟知的空间,所以很容易被我们观测到,我们的眼睛本身就是最精密的电磁波观测仪器,它对可见光部分的灵敏度任何人工创造现阶段都不可能企及!

而引力场的作用是星系级别,他们的强弱改变就形成了引力波,这次观测到的引力波,就是两个质量非常大的天体(黑洞)互相作用而形成的。


那么我们是如何观察到这种波动的呢?简单点说,就是利用光在同一种介质中的传播速度不变,来观察空间的尺度变化,当时空被压缩时,光经过AB两点的时间就会缩短,时空拉伸时,这个时间就会延长,现代科技已经能做到精确的观察这种微小改变,进而推测出引力波。具体手段和方法无关紧要,在此不再赘述,想了解的可以百度相关知识。

 

观测到引力波的意义

 

有同学说了,观测到引力波有什么卵用?又影响不到我抽烟、喝酒、烫头。

是的,人类每一个取得的科技进步,都在一定时间内影响不到我们的生活,但是对未来的展望却令人激动不已!

引力波不是个新鲜玩意,早在百年前爱因斯坦就预言了引力波的存在,物理学家们也深信它的存在,只是观测手段的制约让我们一直抓不到它。很多物理推论和假想都是基于这一预言,甚至很多科幻作品也都是基于这一预言,但是科学的严谨性告诉我们,没有真正验证过的事物或者理论,就不能上升为真理。这次发现就是一次很好的验证。引力波的存在,让很多预言和科学幻想都有了实现的理论依据,而不是空中楼阁和信口胡说!这就是本次观测的最大的意义!

 

关于狭义相对论的知识点网上很多,在此也不再赘述。有兴趣的可以百度,本文下面只谈我自己关于此的推断和分析,这些结论其实早就在我的脑中形成,只不过以前跟谁提起都会被冠以疯子或者扯淡,最客气的结局也是被嘲笑为民科,但是现在说出来,就可以理直气壮了。而且全球独此一家,别无分店!

先说引力波观测的应用:如果我们提高引力波观测精度,那么完全可以“听到”宇宙大爆炸初期,高质量天体相互之间作用而发射出来的引力波,这比微波辐射背景更直接,甚至我们的三维时空其实就是引力波的震颤。因此,这对了解宇宙的起源和宇宙的终极真相具有非常大的意义。

而重点还不在这,因为科学家不敢告诉你更多真相怕被骂做不切实际,东升时评(微信号dssp99)则不然,敞开了想象带你放肆带你飞!


前方高能物理烧脑预警!

 

引力子

引力是什么?不就是我们被牢牢固定在地球上的重力么?光有光波和粒子二象性,物质有正物质和反物质,电流有正电流有负电流。那么既然有引力波,就会有引力子,就像电子有正电子负电子一样,引力子应该也存在正引力子和反引力子。那么反引力子是什么?那就是万有斥力!只要下一步我们发现和掌握了万有斥力,那么飞碟科技不就是手到擒来?现在人类所有的基于空气动力学的飞行器都可以被淘汰了。

上述科学幻想到底能不能实现?取决于以下认知:

事实上人类无法发现万有斥力的最重要的因素,是因为物理学界对万有引力指向问题的误解。引力波是四维波,那么引力场也是四维场,所以引力的真实指向其实不是质量中心,而是时间的起源,也就是宇宙大爆炸初期的奇点!我们熟悉的万有引力只是引力在第三维的分量。

既然万有引力的指向是时间的起源,有天赋的同学已经悟到了,万有斥力的指向就是宇宙恒远的尽头,所以想要获得万有斥力看来只能靠逆转时间之箭了,这对现在的人类来说确实不切实际。

 

再说说比较现实的假想:时间机器


时间机器的原理,说是比较现实,那是相对于刚才万有斥力而言,其实这个命题也足够浮夸,即便是在十年前被哪个物理学家正儿八经的提出来,也会被嘲笑为做梦!

但现在,人类已经触摸到了时空之门的边缘!

我们既然了解了引力波是四维波,那么我们如果有一天掌握了引力波,时间机器就不在话下了。

基于已经证实了引力波的存在,它就应该符合所有波的特征,波最大的特征就是叠加和共振,也就是说,可以用两个弱波合成一个强波。

这一假设能解决无法创造强引力场的难题,下面我设计了一款时空机器的原型机:


图五

 

解释:用磁悬浮或者随便什么可行的办法把两个高质量的物体相互环绕,形成一个引力波,在圆环中间制造出波峰,无数个圆环相互“照射”,在其中心形成新的叠加,如此循环下去,最终形成波峰的波峰的波峰的N次方,直到该峰值足够大。

我们创造不出来最大的质量,但我们可以创造出最大的引力场!

那么最终的中心就是时空之门!

原理:由引力波制造出的强引力场,在圆环中心压缩了空间和时间,也就是说:在那个中心时间过的非常缓慢!

这个原理就好像在黑洞边缘,巨大的引力让时间放缓了一样,这早已得到证实。就连现实中这种例子也比比皆是,比如天上的卫星时间过得就比地球快,GPS卫星上的原子钟每天都要调整时间,不信你去百度。

现在我们假设已经制造出了这样一台时光机器,那么让我们就此展开烧脑联想吧:我们先把时光机调到十年期,让一颗电子以普通速度从该圆环一侧穿过,那么我们会“看”到它静止在圆环中间(这里的“看”字只代表观测手段所以加引号区别。)直到十年后,它才从圆环另一侧钻出来。对于我们来说,电子经过时光机器用了十年时间,而对于电子来说,其实就是一瞬间!

这么说不好理解,就拿小明做假设吧:假设让小明五岁的时候穿过时光环,再假设他不会被撕碎,那么我们看到小明进入时光环的那一刻就静止在时光环内部,直到十年之后,我们才看到小明走出了时光环,而这时候小明依旧是五岁,现实世界时间已经过了十年!

这就是时光机的原理,跨越到了未来。

有同学问了,那么这十年中,我们把时光机毁灭了,小明会不会掉入时间裂隙再也出不来啊?答案是否定的,因为时光机被毁灭的一瞬间,小明就出现在那一时刻了。

另有同学问了,能跨越到未来,那么是不是从时光机的另一侧进去就能回到过去啊?答案是否定的,从任何一侧进去都只能去未来!提出这个问题的同学虽然努力思考了,但是还没明白时光机的原理。

又有同学问了,那这个发明有什么用呢,能给我烫头吗?答案是用处可大了,比如你得了绝症现在无法治疗,那么你进入时光机到未来去吧,那时候的科技估计能治愈。

如果小型化呢?农场A采摘的苹果,通过小型时光机保存,你发快递到贩卖地点B打开一看,苹果是刚采摘时候的样子!这种快递够炫吧?

其它用途自行补脑联想,不再赘述,因为下面要讲的更炫更烧脑。

 

假设我们把一对量子纠缠的粒子的其中一个送进时光机会出现什么情况呢?

注:量子纠缠:一种超光速逻辑关系,它是说一对互相以相反方向自旋的量子纠缠粒子,无论这对粒子相隔多么远,只要改变其中一个粒子的自旋方向,另一个粒子同一时刻也会改变自旋方向,不受光速限制!这已经得到物理学证实,我国的量子通讯卫星已经上天开始工作了,就是基于这一原理。

那么这个粒子十年后从我们发明的时光环另一侧出现了!我们当时就改变它的自旋,“同时”(这个同时要加引号!)十年前的我们就能看到没有送入时光环的另一个粒子也改变了自旋!

这就是一种夸时空通讯方式!

如果加以强化,用这种通讯方式很简单的能实现跨时空交流!

这就更难理解了,难道我能跟十年后的自己“通电话”吗?

理论上答案是可行的!

那么好,我先问问十年后的我明天的彩票中奖号码是多少!

答案令你更想不到:“当然可以!”

 

先不着急解释原因,我们先做脑力操:

其实我们存在的时空,根本不是你我“经验中”的时空,我们看到的原子级别的空间里,所有粒子都以量子状态存在着,遵循着量子原理。所有基本粒子都是一个个的波函数或者说是能量子,比如构成我们物质世界的原子,其实是量子围绕原子核产生的波的衍射,而原子核本身,又是夸克互相作用产生的波的衍射,这个理论在百年前由波尔提出。最后,科学家提出所有基本粒子都有波动性和物质性的两面性,也就是说,所有基本粒子的物质形态其实都是波或者波的衍射和干涉。


不过这些是不是跟佛教说的万法皆空相非常相似?

这些都是被物理学界承认的量子理论基础,但是其实它还远远不够!

让我们继续扩大视野,在超宏观视角下,太阳系其实也是基本粒子!而我们的地球更是基本粒子!也就是说,如果“观度系数”(没有现成的物理名词定义这个定义,只好创造了一个新词,它代表观察者所处的时空跨度。)足够大,那么我们观测到的地球也是量子化的!

我们知道量子世界的奇异之处,为了更好的解释量子世界,我们可以把量子世界比作占有“时间密度”无限大的世界,因此量子世界对于我们这种“观度系数”下的观测者来说,是不可测量的,因为我们的所有测量都基于时间的流逝!在我们的“时间密度”下,无法准确得知量子世界的粒子所处的时刻和位置,简单点说,量子态的粒子可以同时存在于我们“时间密度”下观察者的任何时刻和空间位置。

同样,这个“时间密度”也是个首次提出的新词,代表了观察者所处时空时间流逝的速度,学过微积分就可以很好理解,这个变化率其实就是第五维。

当我们进入第五维的时候,那么时间这种第四维,就变成了一种“物质”,迟早我们会发现时间波和时间子。

说完了原子世界的量子化特性,我们回到刚才地球也是不同“观度系数”下的量子化粒子这一结论,那么它一定在某种范围之内适用量子规律。

这就能很好的解释刚才产生的时空通讯问题了!

当两个量子纠缠态的粒子其中一个被送到未来十年之后之后,通过对它的量子态的改变,就能产生跨时空通讯了。

也就是说,如果我手里现在有一个时空环,十年后的我,通过时空环告诉现在的我明天的彩票中奖号码,那么我明天去买彩票发了大财让十年后的我日子过的非常好。那么十年后的我在发出这个通讯信号之后,处于量子态的这一事件会瞬间坍塌,在第二时刻我已经处于另外一个“平行宇宙”,那个平行宇宙里面的我有钱有势非常爽,但是遗憾的是,我不会记得我跨越前所作的一切,只记得我买了对的彩票那个时间轴。

悟性高的同学已经开始尖叫了,大家叫的对,用这个方法何止可以知道买彩票啊,简直可以做任何自己想做的事!也就是说,在时空环发明的一瞬间,你就创造了一个自己的小宇宙,你在这个宇宙里就是造物主,也就是“上帝”!


“我说要有光,世界便有了光!”

但有同学要担心了,这也太可怕了,是不是整个宇宙都会量子坍塌?

答案是否定的,就像原子世界某个量子事件的坍塌一样,根本影响不到我们的宏观世界,同样,地球上某个量子事件的坍塌,一样影响不到整个宇宙。因为:“观度系数”的巨大差异在无穷大层面上。

最后,就像那句话,当科学翻过一座座大山终于来到它认为的一个新的高度时,宗教早就在那恭候多时了!

其实,这时候我们再回过头来看佛陀,我们似乎正在用科学手段缓缓的揭开它神秘面纱的一角!

那是狰狞,还是慈善?

如果有兴趣,请贱阅我的下一篇文章:《宗教之研究》



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