為什麼引力波也可以是光速傳播？

雙中子星的引力波的振幅是變化的，當兩個中子星的距離較遠的時候，也是有引力波在輻射的，只不過這個時候引力波的振幅很小，我們地球上探測不到。

粗略地說，引力波的振幅與兩個中子星的距離成反比。距離越小，則引力波的振幅越大。

當然了，粗略地說，引力波的振幅還與雙中子星離地球的距離成反比。這裡可以用雙中子星的質心到家地球的距離來刻畫。

這個估計是符合相對論，但不是嚴格的。如果你需要知道引力波振幅的嚴格的數學物理公式，你可以參考2018年1月黃宇傲天與張軒中發表在《大學物理》上的介紹性文章《介紹2017年諾貝爾物理學獎相關的引力波的知識》一文。嚴格的公式里需要用到雙星的chirp mass——也就是所謂的啁啾質量。你也可以參考引力波的教材maggiore的gravitational-waves.

順帶說一下，引力波的振幅還正比於兩個中子星的質量。

把前面的三個正反比關係代入，就可以估算出地球上測到的引力波的振幅的數量級。

引力波確實也是以光速傳播的。這個背後的原因其實就是平坦時空上的對稱性決定的。

我們知道，引力波是平坦時空上的一個微擾。而平坦時空上有一個基本的對稱性就是洛倫茲對稱性，這個對稱性保持光錐不變，這就是光速不變的來歷。而引力波也受到這個對稱性的制約，所以也是以光速運動的。

從另外一個角度來解釋，如果引力波不以光速運動，那麼這個波就可以在別的高速的慣性參考系裡靜止。那麼問題就出來了，引力波攜帶的能量去哪裡了？不可能換一個參考系就把引力波的能量變沒了——在電磁波的情況下，也是同樣道理，所以電磁波以光速運動也是怕參考系變化下能量無緣無故就失蹤了。

當然，還有一種解釋可以把引力波看成是空間這種材料的振動。既然材料是固定的，所以引力波的速度也就會固定。比如聲音在空氣中的速度就是340米/秒——這個是空氣這種材料決定的。不過這種解釋有一個缺憾，那就是我們對空間這種材料的組成一無所知，所以解釋了相當於沒解釋，只是一個猜測。

PS：未經同意不得轉載（圖片來源網路）

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