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人类怎么才能发射引力波?

发射引力波其实十分简单,比发射电磁波简单得多!广义相对论告诉我们,有能量动量的物体就可以通过周期运动产生引力辐射!换句话说,天体的周期性公转、物体的自转都能产生引力波。好了,问题来了,既然引力波这么容易产生,为什么人类却如此难以发现引力辐射呢?原因全在于引力场是基本相互作用里面最弱的场!!引力场的耦合常数比电磁场的耦合常数弱四十个数量级。而辐射功率和耦合常数是正相关的,这就导致一般的天线就能辐射出很强的电磁波,但是要想辐射同等强度的引力波,必须是质量极其巨大的天体才行!因此,人类如何发射引力波这一问题的答案是——几乎无法做到!

要想获得很强的引力波就必须要用极强的引力场。题主可能不信,没关系,我来告诉你一个例子:木星是太阳系质量最大的行星,但是它公转时产生的引力辐射只能点亮几十个一百瓦的白炽灯!可是为了获得这么点引力波,我们的代价却大得惊人!因为木星的质量是地球质量的318倍,也就是说把全地球上的资源都用来搞引力辐射都是远远不够的!当然,引力辐射也和转动有关周期,一般引力辐射功率正比于转动周期的负六次方。可是如果一个天体的转动周期太短,所需要的束缚力就得足够大。这样的代价也是惊人的。目前能够辐射明显引力波的天体只有中子星和黑洞。而一颗中子星如果造访地球了,那么地球必定遇到灭顶之灾!因为中子星的引力十分强,可以将地球的地壳完全剥离掉,那时候世界末日就到了!

以上讨论是基于经典引力论,难道就不能借助量子引力来获得引力波吗?这个想法脑洞够大,但是也是很难行得通。原因还是引力场太弱。引力子比引力波更难被人类“制造”出来。原因是引力子是引力场的传播子,要想获得引力子就必定涉及到引力子与其他粒子的相互作用。可是引力场的耦合常数如此之小,小到都可以认为引力子根本就不和其他粒子相互作用!要想实现引力子和其他粒子的明显作用,只有通过提高能标,让引力耦合常数跑动起来,跑到可以和电磁场耦合常数相提并论的地步。但这时候的代价更可怕。因为这个能标是普朗克能量,它也是足够大的东西,如果我们要想达到这个能标,除了要消耗大量的能源,还是要消耗大量的金钱,更要面临很大的危险:如果普朗克能标下的物理定律真的像超弦理论描述的那样,那么由于碰撞而产生黑洞就不是不可能!那么结果可能是引力波我们没有制造出来,却让黑洞把我们吞噬了!

因此,题主的想法过于幼稚,而且盲目乐观!目前来说,引力波仅仅是作为天文探测工具使用,并不作为电磁波的替代品!

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