引力波的傳播速度是多少?會比光速更快嗎?

在牛頓的引力理論中,引力作用是瞬間產生的,無論多遠的物體都有引力作用,所以引力就成了一種超距作用。

但在愛因斯坦的廣義相對論看來,引力是物體壓彎空間產生的幾何效應,並且引力也不是超距作用,引力在空間中的傳播速度爲光速。而且廣義相對論預言,物體在空間中加速運動時,空間的曲率會不斷髮生變化,從而輻射出時空漣漪,即引力波,其傳播速度也正好爲光速。

那麼,牛頓和愛因斯坦對引力的描述哪個更符合實際情況呢?

事實上,很多觀測實驗,例如,星光偏轉、引力紅移,已經可以證實廣義相對論更符合實際。到了2015年,引力波(由雙黑洞合併產生)的直接發現更是證實了廣義相對論。在牛頓的萬有引力定律中,不可能存在引力波這種東西。並且觀測結果顯示,引力波的傳播速度應該與光速相當。

到了2017年,天文學家第一次探測到了雙中子星合併產生的引力波(GW170817)。在此次事件中,兩顆中子星以三分之一的光速高速碰撞在一起,這種實體碰撞不但會輻射出強大的引力波,而且還產生了一系列的電磁波——從無線電波到可見光一直到伽馬射線,這成了研究引力波的千載難逢機會。

結果表明,引力波與電磁波的傳播速度是一樣的,都是光速。雖然電磁波比引力波晚了1.7秒到達地球,但這並不意味着引力波的速度比光速快一些,而是因爲電磁波的產生時間稍慢一些,或者中子星碰撞後產生的碎片減慢了電磁波的傳播速度。