对于LIGO(激光干涉引力波探测器)的探测原理,20年来,我一直怀疑。引力波是空间弯曲(空间涟漪),它所到之处,一切几何构型(仪器与激光波长)都被拉伸或收缩,你如何可以通过激光干涉来测量到它??这就像用一把热胀冷缩的铜尺去测量一根铜条的长度,冬天夏天测量结果一样,探测不到热胀冷缩效应。总之,被测对象与测量工具在引力波的力场内作"自由落体"运动, 是测量不到引力效应的. 除非是潮汐力(引力落差), 是可测,但更弱. 或者也可以这样说,引力场效应,在迈克尔逊干涉仪中是无效应的. 除非是Sagnac型干涉仪, 才可以测. 但是它未用到LIGO中去. 另外,梅晓春先生虽然也在质疑这次的引力波事件,但是他的“LIGO引力波实验导致尖锐矛盾、不可信”所提几点,我认为没有达到点子上。我的具体看法在【】内。SHEN J Q 2016-2-22
------------------ 梅晓春:LIGO引力波实验导致尖锐矛盾、不可信 近日被热炒的LIGO发现引力波实验存在很大的问题,不但没有证明爱因斯坦的引力理论,反而会导致尖锐的矛盾,实际上证明奇异性黑洞不可能存在。理由如下:
一. LIGO实验并没有发现引力波的发生源。所谓的13亿年前在13亿光年处发生双黑洞合并事件,只是激光干涉仪测定到的数据与爱因斯坦理论的计算机拟合结果,不代表在天文和物理学上真实观察到双黑洞并合产生引力波。【沈回复:这点人人皆知,不需要专门指出,不需要拿此作为专门的评判标准(后续工作肯定还有大量需要做)。这次引力波事件,其主角是“LOGO观察到很高置信度的引力波信号”,而不是以“黑洞合并”作为主角(“黑洞合并”只是一个潜在可能性,是作为反推的结果,这是额外产物。论文肯定会写得很保守,就是就事论事,专门研究“LOGO观察到很高置信度的引力波信号”)。】
二. 由于LIGO实际上没有观察到双黑洞并合爆发引力波的天文事件,就不能说实验证实爱因斯坦引力理论。只能说根据爱因斯坦理论和探测到的引力波信号,推测13亿光年前某个遥远星系中曾经发生过一次双黑洞合并事件。【【沈回复:任何一篇论文,都不可能会陈述“有了‘LOGO观察到很高置信度的引力波信号’,就等于证实爱因斯坦引力理论”。实际上,任何一个引力理论(只要是满足狭义相对论理论,包括平直时空引力理论),都有“引力波”。其实不满足狭义相对论理论,但是只要其场方程有时间,都有“引力波”。所以,梅先生这一条是树立了“空靶子”来打打。不应该把新闻记者的说辞,当作是学术界的共识。】】
三. 实验中激光干涉仪双臂距离的振荡幅度为10的负18次方米,折算成引力波能流密度为10的负28次方焦耳/平方米.秒。而两个黑洞合并导致3个太阳质量转化成引力波辐射到宇宙空间,传到地球表面产生的能流密度约为10的负4次方焦耳/平方米.秒。用两种方法计算,二者相差10的24次方倍!因此LIGO实验给出的结果自相矛盾,不能自圆其说。【【沈回复: “黑洞合并导致……传到地球表面产生的能流密度约为10的负4次方焦耳/平方米.秒”这么大?有没有算错?我记得普通激光强度(能流密度)也有几毫瓦/每平方毫米 (说明:焦耳/秒就是瓦)。 梅算得的“10的负4次方焦耳/平方米.秒”虽然比“几毫瓦/每平方毫米”还小几个数量级,但也是宏观客观了。要是这样,50年前,就应该探测到了引力波了(黑洞合并,通常被认为是常见事件)。】】
四. 导致这种结果的原因有两个。1. LIGO实验的理论分析采用数值相对论,为了消除黑洞的奇异性引入许多修正导致误差。由于引力场方程的非线性,蝴蝶效应使误差放大。2. 产生如此大误差最根本的原因是,奇异性黑洞在物理上不合理,自然界中不存在36和29个太阳质量的黑洞并合导致3个太阳质量湮灭的过程。 【【【沈回复: 我知道,梅先生一直在怀疑经典普通黑洞的“奇异性”,但是其论据论证都是完全错误的(这我早已指出)。反过来说,实际上,梅先生的论证,不必专门去批判“广义相对论”,任何一个理论(只要含有拉普拉斯算符,包括流体力学、电磁理论、声学),他都可以拿他的理论去批判。 另外,即使不存在广义相对论的所谓“奇异”黑洞,但是,因为中子简并压无法抗衡引力,导致一种致密天体,即使在牛顿力学中也是允许存在着的。总之,这与有无“奇异性”压根无关。】】
五. 分析表明LIGO实验中探测到的信号有可能由其他原因引起,不能证明一定就是引力波的信号。因此LIGO实验者对该实验的评价言过其实,即不客观,也不科学,完全不可信。媒体对这次实验的热炒缺乏理性,在严重误导科学和大众。
本文作者:梅晓春(福州原创物理研究所),俞平(美国Cognitech计算技术研究所)
2016年2月16日 |