磁星和黑洞的磁场哪个大？：首见黑洞磁场大翻转

大家好，今天小编关注到一个比较有意思的话题，就是关于首见黑洞磁场大翻转的问题，于是小编就整理了2个相关介绍首见黑洞磁场大翻转的解答，让我们一起看看吧。

磁星和黑洞的磁场哪个大？

磁星是宇宙中观察到磁场最强的中子星，但磁星的起源仍然存在争议。现在发表在《科学进展》期刊上发表的一项研究中，来自CEA、萨克利、马克斯·普朗克天体物理研究所(MPA)和巴黎物理研究所的一组科学家，开发了一种新的、空前详细的计算机模型，可以通过放大快速旋转中子星在塌缩的大质量恒星中诞生时先前存在的弱场来解释这些巨强磁场的起源，为理解这类恒星最强大、最明亮的爆炸开辟了新途径。

中子星的半径约12公里，但质量却包含至少1.4倍太阳质量的致密天体。其中，磁星的特征是喷发发射X射线和伽马射线，与这些强辐射爆发相关的能量可能与超强磁场有关。因此，由于加强了磁制动，磁星的自转速度应该比其他中子星更快，对它们自转周期演变的测量已经证实了这一情况。因此，研究推断磁星有10^15Gauss(G)量级的偶极磁场，即比典型中子星的磁场强1000倍！

在宇宙中“引力波”比光速快10000倍你相信吗？

有一点基础物理学素养的人都不会相信这个说法呢。引力波怎么会比光速快？还快1万倍呢！

如果是这个样子，天体发出的引力波岂不是总会先于光先到达，而且还要快很多？如果是这个样子，那美国那个探测引力波的LIGO就没法用了？！

先来讲讲那个LIGO吧。

美国的那个探测引力波的巨型仪器LIGO（实际上是两台，或者说是两个天文台，因为体量比较大），全称是“激光干涉引力观测台”，就是基于引力是以光速传播来设计的。

LIGO的引力探测仪有两个，一个位于路易斯安那州利文斯顿的LIGO利文斯顿天文台（30°33'46.42“N 90°46'27.27”W），另一个位于华盛顿州里奇兰附近美国能源部的汉福德工地（一处停用的核生产设施）的LIGO汉福德天文台（46°27' 18.52“N 119°24'27.56”W）。 这两个天文台相距3,002公里。 LIGO的工作原理是基于引力波以光速传播的，因此这两台引力干涉仪之间的距离对应于引力波来说存在着10毫秒的到达时间差。而LIGO就是靠这个时间差来工作的——

遥远天体到达地球时的引力波基本上就可以视为一个平面，因此引力波会先后到达上述两个LIGO观测台，如果两个观测台都得到的信号，且前后相差10毫秒，那么很可能就是引力波，如果只有一个观测台收到信号，那说明根本不是引力波。[悟空问答·小宇堂-未经授权严禁转载]

上图：全世界的引力观测台，红色点印度LIGO也在计划之中，绿色点是正在建设中的。

截至2018年12月，LIGO已经探测到了11次引力波时间，其中10次来自二元黑洞合并。另一个事件是2017年8月17日首次发现两颗中子星碰撞（GW170817事件），同时传统望远镜观测到了对应的光信号。

这个第二次事件比较重要，因为这证伪了题主的假设。

GW170817是LIGO和Virgo探测器于2017年8月17日观测到的引力波信号,此引力波是由两颗中子星最后几分钟相互靠近并最终合并产生的，是首次以引力波观测到的中子星合并事件。因为黑洞合并预期不会产生可探测的电磁信号，而这个中子星合并被七大洲的70个天文台观测到，标志着多信使天文学的重大突破。GW170817的发现和随后的观察结果被“科学”杂志评为2017年度最佳突破奖。
引力波信号，称为GW170817，持续时间约为100秒，显示了两颗中子星的互相作用强度和频率特征。通过分析引力波在三个探测器位置（两个LIGO和一个VIRGO）的到达时间的微小变化，可以得出探测设备与引力波源的夹角。 从引力波的合并信号之后1.7秒开始，Fermi和INTEGRAL航天器检测到持续大约2秒的伽马射线爆，并命名为GRB 170817A。

如果引力波的传播速度比光快10000倍，那么光就会比引力波晚到10000倍的时间。上面的观测到的伽马射线暴就不会在1.7秒后到达了（这个1.7秒延迟是中子星碰撞事件与发光时间并非同时产生所致）。

所以题主的那个提法怎么能让人相信呢？

我们的宇宙中确实有超过光速的现象存在，比如宇宙膨胀和量子纠缠，但题主所说的“引力波”却不在此列

光速不变定律和光度不可被超越已经成了基本的科学常识，严格来说就是“有静止质量的物体不能达到或超过光速，信息的传递速度不能超过光速”，然而宇宙空间膨胀并不传递信息，量子纠缠也不能传递信息，因此量子纠缠可以达到光速的上万倍。

引力波是爱因斯坦广义相对论中预言的一种天文现象，由于广义相对论将时空看成一个充满弹性的整体，因此大质量天体会在时空中造成“凹陷”这种凹陷便是引力的来源，引力波就是指大质量的中子星或者黑洞碰撞时所生成的“时空涟漪”，其性质类似于小石子造成的水面波纹。

人类于2016年2月11日第一次探测到了引力波信号，它是两个黑洞融合碰撞时产生的，2017年又探测到了两颗中子星合并时的引力波信号，可以说引力波的发现又一次证明了爱因斯坦广义相对论的正确性。

引力波的速度其实就是引力的速度，引力的速度是光速，因此引力波的传递速度也是光速，并不存在引力波信号超光速的现象，未来的人类可能会利用引力波进行通信也说不定。

引力波的传播速度是光速，而不是超光速。认为引力波可以超光速，可能是把引力波与宇宙膨胀两个概念混淆了。引力波被誉为“时空的涟漪”，是一种时空震动，即时空的运动。宇宙膨胀同样是一种时空的运动。既然宇宙膨胀可以超光速，为什么引力波不能是超光速的呢？因为概念不同，成因不同。

什么是引力波？

引力波是广义相对论的一个预言，而广义相对论不可能预言一个超光速的物理现象。这样的回答可能让你并不满意， 但它确实是事实。

为了便于理解，大多数科普人解释的科学理论往往都仅限于定性描述，但能在国际上受到认可的一些理论预言，实际都是有定量物理公式支撑的。而这些物理公式的计算结果决定了一些理论预言的物理性质。引力波就是如此，它虽然脱胎于相对论场方程，但推导思路来源于电磁波理论。

1916年在普鲁士科学院会议上，爱因斯坦就提出了引力波的概念，但当时论述不够明晰且存在计算错误，直到1918年《论引力波》的论文发表，才重新界定了引力波的性质。

关于什么是引力波？完全可以用熟悉的电磁波来类比。电磁波是电磁场在空间中的传播，而引力波则是引力场的传播。

引力波与电磁波的异同

电磁波是由电荷的加速运动导致的，电荷无论是直线加速度，还是向心加速度，都会产生电磁波。同理，有质量的物体加速运动则会产生引力波。

在相对论中，引力场等同于时空弯曲。作为引力源的物质如果有加速运动，将使周围的引力场发生变化，即时空弯曲发生变化，这种变化无法瞬间就能在整个时空中发生，而是以光速从变化中心向四面八方传播，这就是引力波。

为什么是光速？是在公式推导中决定的，不方便展开。当然你可以说你说的引力波，并不是爱因斯坦定义的引力波，那就无法讨论了，毕竟只有在同一定义下，才有讨论的必要。

引力波与电磁波的概念很像。电磁波由交变的电场和磁场组合而成，而引力波由交变的空间与时间曲率组合而成。你可以把空间和时间的曲率起伏变换理解为一种相互影响的场。

引力波与电磁波都是横波，即波的振动方向垂直于传播方向。电磁波是矢量波，即电场和磁场方向是固定的，不随波的传播而变化；引力波是张量波，即时间与空间的起伏是随着波的传播而不停变化的，就像一个螺旋旋转的电钻头。

总之，引力波是爱因斯坦将电磁波的概念，拓展到了引力场，解决了牛顿遗留下来的引力传播问题。引力靠引力波传播而不是瞬时的超距作用。它的“电钻头”属性也让它具有极强的穿透力。当然这些都不是问题的重点，重点是引力波是由有质量的物体加速运动产生的。

从理论上讲，我们每个人都可以产生引力波，只是微乎其微。就连太阳系行星之王的木星绕日公转产生的引力波功率也仅有约5 kW，根本不可能探测到。所以我们现在所说的引力波，大都仅指像超新星爆发、双脉冲星运动、双中子星合并以及黑洞合并等剧烈天体活动时产生的时空涟漪效果。

宇宙膨胀

20世纪20年代，一个叫哈勃的人观测到，我们四周的星系正在远离我们。而且他还总结出了一条非常简短的定律：星系距离我们越远，其远离我们的速度就越快。以地球为坐标，星系的距离每增加100万光年，则它远离的速度就增快了每秒21千米，这个规律以哈勃常数来表示，不过这个常数随着我们的观测手段的进步一直在变化。

这一现象结合相对论直接导向了一个意想不到的结果，不是星系在倒行，而是我们的宇宙正在膨胀。试想我们的宇宙就是烤箱里的一个烤面包，而我们的银河系只是面团里的一颗葡萄干。所有的葡萄干儿在面包膨胀的过程中渐行渐远。

而导致宇宙膨胀的原因，一般认为暗能量。当然至今关于暗能量的解释依然充满着争执，并无定论，但它至少不是我们认知的普通物质。

总结

宇宙膨胀与引力波，两者虽然都是时空的运动，但产生的原因不同，结果也就不同。引力波的本质是用来描述引力如何传播，这种传播在相对论体系下无法超过光速。

而且美国引力波激光干涉天文台LIGO的观测结果也证实了这一点。如果引力波真是光速的10000倍，那根本检测不到。

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据目前所知，引力波的速度并没有超光速。

这从理论和实践中都得到了证实。引力波是爱因斯坦于100多年前在广义相对论中预言存在的，并从引力场方程中推算出引力波的速度为光速。2016年和2017年人类两次探测到引力波，特别是2017年10月16日从1.3亿光年外首次探测到了双中子星并合产生的引力波，其速度为光速。

爱因斯坦认为带质量物体加速度运动就会产生引力波。实际上爱因斯坦并不喜欢“引力波”这个叫法，是个“波”不假，但严格说起来，它并不是“引力”的波动，它是时空变化的振荡传播，所以引力波被称为时空的涟漪。按照爱因斯坦广义相对论的说法，引力是时空弯曲的几何效应，“引力”和时空是有联系的，弯曲的时空就是引力场。所以从这个角度上看，引力的传播是弯曲时空自身的传播，而引力波是时空变化的传播，两者是有区别的，但它们的传播速度应该是一样的，即都是光速，而非10000倍光速。

既然引力波是时空变化的传播，下面我们就再从时空的特性方面加以分析。

我们知道所有物体的运动都是在时空中的运动，都是以时空为背景，运动速度等于路程除以时间，速度的大小是时空的度量。光的运动也不例外，光速再快也是在时空里的运动，跑不出时空。

时空具有相对性，光速的不变正是时空都具有相对性的体现，光和光速可以说是时空的本质属性，代表着时空自身的东西，因此任何物体的运动速度不会超过时空就不会超过光速，光速成为物体运动的最高速。引力和引力波也是与时空有关，因此它们的速度理论上也只能是光速，不可能是10000倍光速。

对引力波速度的一点质疑

上面已经讨论了，引力波既然是时空的涟漪，那它的速度必然与时空的特性有关，时空不但是弯曲不均匀的，而且还是膨胀的。不但是膨胀，还是超光速膨胀。那时空的膨胀是否能影响引力波的传播速度？是像光速一样一直不变？还是随着超光速膨胀的空间而自然超光速传播？还尚未可知。

根据哈勃定律中的哈勃常数可计算出星系相互之间超过多大距离，相互退行（空间膨胀）的速度就超过光速了。2018年最新的哈勃常数为73.52千米/秒·百万秒差距，即每相距326万光年，星系的退行速度就增加72.53千米/秒，用光速除以这个哈勃常数，很容易就算出大约距地132.9亿光年处，星系所在的空间膨胀速度就超过光速了。目前相对于地球来说，可观测宇宙的直径为930亿光年，即以地球为中心，半径为465亿光年的球形区域。

按照上面算法，在465亿光年的可观测宇宙边缘处的空间膨胀速度大约为3.5倍光速。也就是说即使引力波的速度跟随空间膨胀变化，它的速度也只是3.5倍光速。这当然是可观测宇宙大小范围内的，随着以后科学水平和观测水平的提高，可观测宇宙范围还会进一步扩大，当然有一些星系我们永远也不会看到，我们当前的理论除了量子力学，其他的包括相对论都是定域化的，即影响不到我们的东西可以认为它不存在。这样有科学家计算宇宙的真正大小为2250亿光年，

即使按这个尺寸算，引力波的速度也不会超过17倍光速，离着10000倍光速差的太远。

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我不信，但牛顿可能会信喔，因为在牛顿那个时代光速并非神圣不可侵犯，超光速没有任何特别的物理意义。

牛顿万有引力公式

事实上，在牛顿的经典物理学世界中，虽然没有引力波，但有引力。引力不仅超光速1000倍，它的传播速度甚至是无穷大的，它能瞬时作用于宇宙之中的任何位置上的任何物体之上呢，对此连牛顿本人都深感困惑，但没办法就像起点写手写玄幻故事，总得有一个力量体系的设定吧。

在牛顿写下他那伟大的万有引力计算公式的时候，他的世界设定中，引力和时间不存在任何关系，在他的万有引力公式中，压根就没有时间这个参数。这意味着牛顿的引力理论中，他默认引力具有瞬时性质，不管距离有多远，引力都能立刻到达，这就是所谓的引力的超距作用。牛顿自己对此设定保持沉默，他在一封写给剑桥大学三一学院院长的信中写到：关于传播引力所需的媒介和速度这个问题，我留给我的读者思考。

相对中的绝对：光速绝对不变，规定了信息和力传播的速度上限

正是在牛顿保持沉默的地方，后世的物理学家发明了以太这个概念，他们认为引力通过以太传递，以太遍布在整个宇宙中，以太不仅负责传递引力也负责传递电磁波。然后，就是著名的迈克尔逊光速测量实验，意外的发现光速居然不变，这给爱因斯坦的狭义相对论提供了实验基础，狭义相对论因此给宇宙中力的传递，规定了速度上限：光速。当然也包括引力和引力波。

引力波是什么？

两个中子星融合成黑洞辐射出引力波

在广义相对论发表的第二年，爱因斯坦又发现质量的加速会辐射出引力波，这种现象类似于电荷的加速会辐射出电磁波。辐射出的引力波将以光速传递引力场的能量、动量与角动量这些物理属性。当然在广义相对论的框架中，所谓引力已经不再是一种力，而是时空的曲率。而引力波则是时空曲率以波的形式向外传播的一种扰动。任何非对称的质量分布变化都会让物体辐射出引力波，例如旋转着的中子星、黑洞的互绕与融合、超新星大爆炸以及终极引力波产生装置宇宙大爆炸，这些宇宙级现象都会让时空曲率发生涟漪般的波动。

自从有了爱因斯坦的狭义相对论，超光速就被赋予了其它含义。

爱因斯坦的狭义相对论（光速不变论），给经典物理学沉重的打击，自其问世之后，各种超光速的猜测就层出不穷，从足够大圆盘的旋转到晃动手电筒，以及一些乌龙实验，比如中微子超光速等等。现在又冒出了引力波超光速的谣言，不一而足。

不超几个光速，都不好意思写宇宙科幻小说

但直到现在为止，没有哪一种超光速现象得到了实证。但人们却乐于传播这些不靠谱的超光速谣言，原因无它，因为物理学的发展就是在不断地限制着人们的天马行空，给我们所生存的这个宇宙加上了一道又一道的桎梏，而我们喜欢自由的胡思乱想，不愿意被桎梏。就像一句俗话，自从有了牛顿，我们就再也没有办法左脚踩右脚上天和太阳肩并肩了。

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