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天文在线|时空扰动，荡起的引力波，究竟跑得有多快呢？( 二 )


那么 ， 回到罗伯特最初的问题 ， 当这些涟漪不是在(近似)静态空间中产生 ， 而是在膨胀的宇宙中产生时 ， 会发生什么呢?答案是 ， 它们受到拉伸 ， 受到宇宙膨胀的影响 ， 就像光子受到拉伸 ， 受到宇宙膨胀的影响一样 。
当光子在膨胀的宇宙中传播时 ， 它们的波长随着空间结构的膨胀而延伸 。 它们的数量(和能量)密度会稀释 ， 尽管它们总是以光速传播 ， 但发射源和观测接收器之间的距离会改变 。 例如 ， 在大爆炸刚开始的时候 ， 大约138亿年前 ， 在通货膨胀结束后10^-33秒:今天到达我们的光子在138亿年前离我们只有100米远 。
光子经过了138亿年 ， 在膨胀的宇宙中穿行了138亿光年 ， 它的波长被拉长了大约28个数量级 。 今天到达我们时 ， 光子发射的位置离我们有461亿光年远 。
听起来很疯狂吗?同样的疯狂也发生在引力波上!引力波也必须在膨胀的宇宙中传播 ， 也会以光速在空间中传播(无论空间是在膨胀、收缩还是静止) ， 而且它的波长会像光子的波长一样被拉长 。 引力波“驾驭”空间结构 ， 就像水波“驾驭”水面一样;如果你有一块石头掉进了河里 ， 它的波纹不只是呈放射状向外扩散;它们向外移动 ， 被下游的水流带走 。

天文在线|时空扰动，荡起的引力波，究竟跑得有多快呢？
本文插图

图片来源:SergiuBacioiu ， 来自罗马尼亚 ， c.c.-2.0通用 。
空间结构中的引力涟漪有点像这样:这些涟漪以它们以光速穿过介质移动 ， 但有时介质本身也在移动 。 这并不意味着它打破了光速 ， 就像光子打破了光速一样 ， 当它们在138亿年之后结束了460亿光年 ， 引力波正在做它们应该做的事情 。 注意 ， 压缩之后是稀薄的类比实际上是一个非常非常好的类比 ， 一个通过的波将扭曲空间的结构(和所有的物品/粒子)通过拉伸和压缩它们在一个非常特殊的方式 。
但是在宇宙中传播的方式是以光速在空间结构本身的上方传播:膨胀、收缩或保持静止 。 这就是悖论的解决方法:它们在c点运动 ， 不管你怎么处理它们在途中穿过的织物!
作者: Ethan Siegel
FY: 小团子
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