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为什么引力波和光速都是299792458...m/s?
引力不再是不能追溯因果的自然现象,取而代之的是有质量的物体弯曲了时空。引力的作用被光速束缚,引力也无法突破光速,或者说引力的速度就是光速。看到这里,有物理直觉的读者一定为追问:为什么引力的速度严格等于光速,这里面必然有更深层次的原因在这里我必须声明:在天文实际测量中,并没有得到引力完全等于光速的结论,这其中最大的原因来自于误差。
在接收到引力波后的1.7秒才接收到中子星合并发出的电磁信号。中子星合并的引力波和电磁波在长达亿年的时间尺度上传播,最后抵达地球只相差1.7秒,其误差在1:10∧15。这种误差很好理解,因为星际物质不会延缓引力的传播,而会“延缓”光的传播。毕竟光在水中和空气中的传播速度都会比真空中慢。
光在穿过物质的时候会被吸收,核外电子吸收光子后,处于激发态又会释放光子。在吸收与被释放的过程中耽误了时间,而我们计算空气中的光速是按照传播距离除以时间,这样得出的光速自然就会变慢。如果我们只是单纯计算一个光子的传播速度,那么它永远都是真空中的光速。
光子没有静止质量,所以质速关系已经不适应于光子的运动质量的计算了。这时候就用核外电子辐射出光子的能量E=hν,再结合质能方程E=mc²,就可以推导出光子的运动质量m=hv/c²(h为普朗克常数,v为光子频率,c为光速)根据狭义相对论,我们明显可以得出:没有静止质量的粒子必须以光速运动才能存在,否则就不存在。虽然我们还没有找到引力的传播子—引力子,但是理论已经计算出引力子没有静止质量。所以引力子必须以光速运动。