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点源爆炸产生的球面弹性波(引力波)

已有 2326 次阅读 2016-2-26 18:07 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

      在无限介质中,点源爆炸产生的球面弹性波是脉冲状的。就弹性波动区来看,其脉冲一般是有一个大峰,而在该大峰前有一个小峰,大峰后有数个小峰(幅度按幂律减小)。

      无论是何种爆炸物,也无论介质弹性参数为何,这种爆炸脉冲的形态几乎是不变的。这是实验发现,被称为雷克子波,它有固定的函数形式。

      对不同的爆炸速度,各峰间的时间距离(视周期)是不同的。爆速越高,时间距离越短(视周期越小,主频越高)。随着与爆炸源位置距离的增大,爆炸脉冲的形态逐渐变化,最大峰,由近爆炸源位置时的大峰在前,逐步的迁移到大峰居中(钟形脉冲),此后,峰数增多,峰值间的差别变小,并最终表现为一串几乎等幅的谐波(调谐波)。与此同时,视周期越来越大,主频越来越低。其随时间的演化特征是明显的。

      因此,大概的分为近场脉冲、转换区脉冲、远场脉冲。也就是脉冲在形态上表现为随时间的自演化。这是实验观测的结果。

      在理论上,点源爆炸产生的球面弹性脉冲波理论解是维尔斯特拉斯函数。这个函数的特点是:波幅的时间导数决定了脉冲的演化,但是,波幅的时间导数并不出现在维尔斯特拉斯函数表达式中,而是出现在维尔斯特拉斯函数满足的波动方程中!数学家称此类函数为小函数(严格的是称:非完整函数)。

      维尔斯特拉斯函数的近远场(转换区)近似是雷克子波函数。维尔斯特拉斯函数的远场近似是付立叶函数。

      熟悉此类点源爆炸产生的球面弹性波的学者会期望在远场(爆炸时间过去很长时间以后)观测到的波类似于谐波串波形(或是钟形脉冲),而不是大峰领头(紧跟几个小峰)的脉冲波(近场波)。

      此次宣布观测到的引力波脉冲,在其形态上表现为近场脉冲波,而在此同时认为它是宇宙大爆炸时产生的(遥远的时间)远场波。这样的解释,至少在理论上是有缺陷的。因此,难于取得学界的普遍性(实质性的、内心的)认同。

      就对观测数据的反演解释而言,这次观测到的两地脉冲也完全可以解释为奇异的宇宙背景辐射(与已经长期观测的宇宙背景辐射有方向上或是脉冲形态上的差异)。因此,对观测结果的解释是非唯一的。这也将是以后学界会质疑到的。

      在工程力学中,很多流行的理论把脉冲在形态上表现为随时间的自演化(越来越扁平)归结为高频衰减的快、低频衰减的慢,但是实验否定了这个认识(以近10万相关科技人员20年的热门研究结果为代价)。

      在宇宙中,点源爆炸产生的球面弹性脉冲波(引力波脉冲)的形态是不变的吗?其传播介质为物质分布决定的时空介质,还是理想的牛顿时空介质?

理性上,只有在把引力波传播的时空解释为理想的牛顿时空时才能得到点源爆炸产生的球面弹性脉冲波(引力波脉冲)的形态是不变的结论。而这样的话,就与引力波观测的目的是要证明的相对论理论置于自我矛盾状态。这种在理性上的矛盾也是要受到学界质疑的。

因此,就学术上看,今年宣布的引力波被观测到只是新闻(实验观测)报道而已,不会对科学理论的进步有实质性贡献。

我国的基础科学研究还是应当面对工业上的实质问题(复杂问题的本质)来展开,应当服务于社会经济发展。

 

 



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