引力波的本質

引力波是什麼？新浪科技科學探索欄目《回溯時間:引力波能讓我們窺見宇宙創生時刻嗎？》報道，美國LIGO實驗成功探測到13億光年之外兩個質量分別爲36個太陽質量和29個太陽質量的黑洞在合併過程中產生的引力波信號。這兩個黑洞在合併之後，形成一個質量爲62倍太陽質量的黑洞，那麼剩餘的3倍太陽質量哪裡去了？答案便是這強大的引力波。根據愛因斯坦最爲著名的質能方程E=Mc^2，這巨大的質量已經被轉化爲了能量的形式。據此報道敘述，很顯然，引力波就是輻射。引力的顯著特點——向心。可以說，引力波是物體存在引力的原因。引力是向心的、彎曲的，那麼引力波也是向心的、彎曲的。通常情況下，我們認爲輻射是直線傳播的，那是因爲物體的輻射半徑較大，被誤認爲是直線傳播。其實，宇宙間根本不存在絕對的直線傳播或運動，即輻射（光粒子）的傳播也是彎曲的。輻射彎曲傳播的原因是：宇宙間不存在不自轉的物體，物體的自轉是輻射向心彎曲。我們研究一下地球的輻射半徑，我在本欄目中發表的《關於地球引力場半徑的探索》是這樣論述的，地球之所以能輻射，是由於地球自轉的線速度小於光速，光速是物質和暗物質的拐點。如果地球自轉的線速度等於光速，按照運動速度的規律，地球的輻射粒子應該以地球的半徑爲半徑隨地球自轉，即地球不在輻射。其實，對其它天體也遵循同樣的規律，當物體自轉的線速度等於光速時，物體不在輻射，輻射粒子（電磁波粒子）以該物體的半徑爲半徑隨物體自轉，此時物體的狀態就是物質和暗物質的拐點，此時該物體的引力場半徑等於該物體自轉半徑，再繼續變化即是暗物質，暗物質自轉的線速度是超光速的。暗物質不輻射，輻射收斂在暗物質的內部，即輻射的速度始終等於光速，符合愛因斯坦的光速不變的假設，即和愛因斯坦光速不變假設相互印證。由於暗物質輻射收斂在暗物質的內部，所以暗物質的引力場半徑也等於該暗物質的自轉半徑。物體自轉的線速度和光速的比值——輻射的曲率，輻射曲率的倒數乘以該物體的半徑——輻射粒子的輻射半徑，由於引力場的作用粒子是輻射，所以物體的輻射半徑就是物體引力場的半徑。地球的輻射半徑，即地球的引力半徑的粗略推算：地球赤道半徑約6.4×106米、地球的自轉的線速度約爲460米/ 秒，所以地球的輻射半徑是，CR/V，其中，C是光速、R是該天體的半徑、V是該天體自轉的線速度。所以地球的輻射半徑是：CR/V=3×108×6.4×106/460=4.2×10^12米，這就是地球的輻射半徑，這樣大的輻射半徑，一般情況下，會被誤認爲是直線傳播的，同理我們還可以推出太陽的輻射半徑，比地球的輻射半徑要大得多，這裡我不在推算。所以太陽的輻射更容易被認爲是直線傳播。

引力波就是輻射，準確地說是彎曲的輻射。那麼引力子就是輻射粒子或稱輻射量子。所以說引力波（就是彎曲的輻射）早已被發現，只是我們熟視無睹不知道輻射的本質之一就是引力波、時空漣漪，輻射粒子就是引力子。其實，任何物體都會發射引力波，並且引力波的強度和發射物體的距離的平方成反比。天體合併時輻射較強，引力波也較強；天體正常運行時輻射較弱，引力波也較弱，此時引力波更不容易被檢測、觀測到。

美國LIGO實驗探測到的引力波信號，雖然是3倍太陽質量的輻射——輻射強度極大，但是距離我們13億光年，因爲輻射的強度和距離的平方成反比，即和引力波的強度也成反比，所以美國LIGO實驗探測到的引力波信號也是微弱的。我們可以逆推而計算出13億光年之外兩個質量分別爲36個太陽質量和29個太陽質量的黑洞在合併過程中產生的引力波信號的強度，即美國LIGO實驗探測到的引力波信號的強度乘以13億光年的平方。

用引力波計算引力的方法，我在本欄目發表的《地球重力場是由於地球的輻射和自轉形成的》指出，引力場形成的條件：1、輻射，2、自轉，缺一不可。輻射是任何一個物體都具備的。自轉的物體產生引力場——即彎曲的輻射。我總結的輻射規律：任何物理都在輻射，輻射使物體的質量減少。物體由於輻射減少的質量與物體的密度、熱力學溫度、表面積、時間的乘積成正比。數學表達式，m = B × ρ × T × S × t ，其中B是比例常數，ρ 是物體密度， T是熱力學溫度，S 是物體表面積，t 是物體輻射的時間。由輻射的數學表達式得出：溫度大於熱力學溫標零度的物質都會輻射。說明輻射的強度和物體本身的密度、溫度、表面積有關。

作爲質量標準的模型，118年質量消失50 微克。下面我們根據這一客觀事實粗略推算一下比例常數 B。由於作爲千克標準的模型是：高和直徑都是約39毫米的圓柱，我們容易推算出它的密度和表面積，ρ = 21475，S = 0.0072，爲了方便，取T = 300k，推算出：t = 372124800，m = 0.00000005（都是國際標準單位制），進而計算出：

B = m / ρ·T·S·t = 0.00000005 / 21475×300×0.0072×372124800 = 2.9×10^-21，由於比例常數較小，所以通常情況下，我們不會察覺到由於輻射損失的質量。

其實，在宏觀世界，密度不太大、密度的變化也不太大的情況下，引力大小質量能作爲引力主要因素，可以捨去其他因素——近似處理。在微觀世界，由於質量很小、變化範圍也不大，導致質量不能成爲引力形成的主要因素，而密度較大，且密度的變化遠大於質量的變化，質量的變化已不能制約引力的變化，此時密度的變換能制約引力的變化，密度可以作爲引力形成的主要因素代替萬有引力定律表達式的質量。在微觀世界，我們用密度作爲引力的主要因素，捨去其他次要因素，仍然應用萬有引力定律的邏輯規律計算引力，這種合理變化使得萬有引力規律還能應用到微觀世界，並且能解釋原子核的構成，即密度引力大於靜電力。

嘗試準確描述引力、引力場，地球輻射和自轉的過程是形成引力場的過程。推廣到一般，所以要準確描述引力、引力場的大小必須考慮輻射和自轉。引力形成引力場的重要因素是輻射、自轉，由輻射的數學表達式可知，物體輻射的強度和物體的密度、溫度、表面積有關，形成引力場的另一個因數是自轉。由上述分析可知，萬有引力定律的邏輯描述是正確的，即描述引力的大小和距離的平方成反比是正確的，但是確定引力的制約因素是物體的質量不準確。由上述分析可知，應該用物體的輻射強度和自轉角速度的乘積代替萬有引力定律中的質量。引力的表達式爲：F=G（B × ρ1 × T 1× S1×ω1)(B × ρ2 × T 2× S 2×ω2)/R2，所以引力場強的大小的表達式是：E=G(B × ρ × T × S×ω)/R2，其中，R是距輻射源中心的距離，ω是輻射源自轉的角速度，G是引力恆量（不是萬有引力恆量）。這樣的描述不僅適用於宏觀世界的普通物質，也適合宏觀世界密度較大的天體，還適用於微觀世界的微觀粒子，例如質子和質子由於密度較大，它的引力也大於靜電力，輕鬆解決原子核的組成問題，而不需要引入強相互作用。這樣的描述不僅考慮到物體f輻射損失的質量——引力波，還考慮到物體的密度等因素，較爲全面地、準確地反應了引力形成過程的本質。