引力场或者说引力波的传递速度比光速快吗?到底光是不是最快的?
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2026-04-09 01:01:36爱笑的仙人掌
回复一、关于黑洞与光速的问题。引力传递速度与光速孰快孰慢并不影响黑洞引力对光的“吸引”,就像是电场的传播速度是光速,但是导体中的电子移动速度只有毫米每秒的数量级一样。质量如果说是时空面上的一个阱的话,引力波的速度就是这时空面上一点“振动”传递到远方的速度,而决定物质能否逃离这个阱的因素就是物质的速度,好比从坑里向外冲一样;黑洞就像是无限深的阱,即使以光速都无法冲出去。所以引力传递速度与光速的关系不能根据黑洞吸引光的现象推导出来。二、这种时空扭曲的变化就是引力波的速度,根据量子场论等理论我们猜测如果引力波存在的话,其传递速度应当为光速。三、“宇宙大爆炸初期宇宙的膨胀速度远远超过光速”这个问题我还没有考虑过。不过我推测光速作为我们时空中的速度极限,应当会与时空和物质的某种本性相关。如果大爆炸理论成立的话,也许时空在宇宙早期与我们现在有某种不同(或许会有时空当量或常数之类的东西吧),导致那时的速度上限更大。而且宇宙的膨胀速度是否是我们理解的速度的概念尚未可知,例如两个相对于静止参考系的物体分别以光速分离,虽然它们的相对速度仍然是光速,但是在静止参考系看来它们之间的相对距离仍然在以二倍光速扩大。 再问: 很喜欢你的第三个解释中关于参考系的比喻。 解释一是广义相对论的观点,时空扭曲形成阱产生了引力效应,那么物体质量发生变化这个事件会使空间产生波向外传播,而这个波传播的速度是光速。按说量子理论也可以得到相同的结论,其解释说引力是通过交换媒介粒子(玻色子中的引力子)传递的,和光子类似,因为黑洞引力巨大,逃逸速度大于了光速,所以光无法射出,但引力子却可以产生作用,引力子是不是速度大于光子?是我理解错了? 再答: 这个涉及到现代引力理论与量子理论的融合问题,或许未来能有量子引力理论能够完美地回答这个问题。就目前的理论来说,最好的解释应该是霍金关于黑洞“辐射”的解释。简单来说就是在黑洞视界的外部附近因为随机涨落等因素产生虚实粒子对,其中虚粒子携带负能量被黑洞吞噬进入视界,而实粒子则逃逸出黑洞视界(注意黑洞的视界就是史瓦西半径,即光能否逃离黑洞的分水岭),形成黑洞的“辐射”。而光子和理论预言的引力子的反粒子就是其本身!这就是关于黑洞引力场的一个可能的解释。具体可参看霍金《时间简史》、索恩《黑洞与时间弯曲——爱因斯坦的幽灵》、鲁道夫·基彭哈恩《千亿个太阳——恒星的诞生、演变和衰亡》的相关章节。(前两本书偏重物理,第三本书偏重从天文角度讲,与本问题关系不大)
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