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重力子

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  • 风语者-冰
  • 2019-07-27 18:05:35
重力子

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重力子,又称引力子,在物理学中是一个传递重力的假想粒子(目前仍未知是否真正存在)。为了传递重力,重力子必须永远相吸、作用范围无限远及以无限多的型态出现。在量子力学中,重力子被设想为一个自旋为2、质量为零、不带电荷的玻色子。

目录1简介

2理论分析

3主要性质

4发现历史

5相关考证

1简介重力子,在物理学中是一个传递重力的假想粒子(目前仍未知是否真正存在)。为了传递重力,重力子必须永远相吸、作用范围无限远及以无限多的型态出现。在量子力学中,重力子被设想为一个自旋为2、质量为零、不带电荷的玻色子。

量子理论在除对重力原理的解释外,各方面都非常成功,譬如电磁学可用光子的量化来解释(量子电动力学),而宇宙其他方面的基本作用力(弱核力和强核力)亦可用量子理论得到完美的描述;人们自然希望量子理论亦能解释重力,故假想有一种未发现的重力子存在,其性质与光子类似,而最终可发展出量子重力理论。

或许,重力子是跟希格斯玻色子有关(因为重力跟质量成正比),因此需要希格斯玻色子的理论充份发展才能研究重力子。可是这种理论的数学运算十分复杂且无法自洽。2理论分析

提出引力子的存在纯因为量子理论在各方面都非常成功,譬如电磁学可用光子的量化来解释(量子电动力学),而宇宙其他方面的基本作用力(弱核力和强核力)亦可用量子理论得到完美的描述;人们自然希望量子理论亦能解释重力,故假想有一种未发现的引力子存在,其性质与光子类似,而最终可发展出量子引力理论。可是这种理论的数学运算十分复杂且无法自洽。3主要性质

为了传递引力,引力子必须永远相吸、作用范围无限远及以无限多的型态出现。在量子力学中,引力子被定义为一个自旋为2、质量为零的玻色子。在M-理论中,引力子被定义为自由的闭弦,可以被传播到宇宙膜外的高维空间以及其它宇宙膜。4发现历史

早在300多年前,物理学家牛顿就发现了万有引力定律。根据它,科学家们成功地解释了行星的运动、月球的运动、潮汐形成的原因等科学难题,并且在1846年发现了海王星。直到今天,计算人造卫星、宇宙飞船等航天器的轨道,仍然离不开万有引力定律。但是,随着人类认识范围的扩大和深入,人们发现万有引力定律也有不完善的地方,它本身还存在一些费解的问题。比如说,按照万有引力定律,两个物体不管相距多远,都会产生万有引力。这个万有引力从一个地方传到另一个地方,速度居然比光速还要快,这种力是靠什么传递的呢?

1913年,物理学家爱因斯坦针对这个问题提出了万有引力场论。他认为任何物体周围都存在引力场,而引力场存在于弯曲的时空里,引力场是通过引力波传播,而引力波是通过引力子使物体相互吸引的。但这只是爱因斯坦的预言,引力子真的存在吗?这个问题成了物理学家们争论的焦点。看起来,只有找到引力子,才能证实爱因斯坦的新引力论。

为了寻找引力子,科学家们做出了不懈的努力。有一些科学家在宇宙中寻找能产生引力子的源泉,并取得了进展。从1974年到1978年底,他们在波多黎各用天文望远镜,对15000光年远的射电脉冲双星进行了观测,间接地证实了引力子的存在。

这个发现鼓舞了人们,科学家研制了高灵敏度的激光干涉仪,只要引力子一出现,它们就能被认出来。 如果找到了引力子,物理学和天文学将会发生天翻地覆的变化,在应用技术上也将开辟一个新局面。比如把引力子应用到通讯上,将会出现引力电视、引力电话、引力望远镜,并且还能利用引力子跟外星人联系。然而,引力子究竟在哪里还是个谜。5相关考证

引力子的存在性

目前,引力子是否存在,仍是物理界的一个神圣话题。有许多学者试图用仪器来探测它存在的真实性,最终都没有得到理想的结果,对于它的存在仍然是一个谜。

从量子引力的观点出发,引力子是必定存在的。引力在量子化时,引力能量可以是一份一份的,引力能量必须由引力子作为载体将能量传递到无限远处。这是存在引力子的一种理由。

引力子同其它媒介子一样,是传递能量的粒子。例如光子,光子是一种传递电磁波能量的媒介子,引力子与光子的行为极其类似,它以传递引力波能量而存在。在宇宙中,引力波实质上是引力的扰动。天体的旋转,坍缩,相撞等方式都会产生引力波,引力波在宇宙中是普遍存在的,因此必定存在引力子,这是引力子存在的另一个理由。

宇宙中必定存在引力子,否则宇宙将不会是人们看到的这个样子。

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