有人问了一个这样的问题:请问引力波、电磁波、光子、x射线、伽马射线和中微子在本质上相同吗?
说实话,这个问题本身就说得有点乱 。这个问题混淆了物质本身以及物质运动引起的现象这两类不同性质的问题 。
光子、中微子是基本粒子 , 属于物质范畴;而引力波和电磁波是物质运动引发的现象 。而x射线、伽马射线属于电磁波的某些频段辐射 。电磁波是我们宇宙最广泛存在的一种辐射波 , 是以波动的形式传播的电磁场,具有波粒二象性 。频率是电磁波的重要特性,按照频率顺序把这些电磁波排列起来就是电磁波谱 。而题目所说的x射线、伽马射线只是电磁波谱中的一小段 。此外,无线电波、微波、红外线、紫外线都是电磁波谱中不同频率的幅射波 。以上这些频率的电磁波不被人的眼睛所见 。我们能够看见的可见光也是电磁波中的一段,波长在380~780nm 。
光子则是电磁波的载体,电磁辐射是靠光子来传播的 。所以x射线、伽马射线、光子、电磁波这一堆名词都是一个圈子里的东西 。
引力波和电磁波有一定的共性,但更多的是性质不同的两种存在 。
从共性来说 , 它们都是以“波”的形式传递,都有频率,传播速度都是光速 , 它们都是长程力,理论上影响无限远 。它们的重要区别在于:
首先,它们是性质完全不同的两种“波” 。我们已知宇宙存在四种基本作用力,即万有引力、电磁力、强力、弱力 。引力波从属于万有引力,电磁波从属于电磁力 。
其次,它们发生的源头不同 。电磁作用归根到底是电荷引起的,电磁波起源于偶极辐射;引力是由质量引起,是质量对时空曲率的扰动形成的辐射波 , 起源于四极子辐射 。
再次,它们传播的媒介不一样 。电磁波传播媒介是光子,具有波粒二象性;引力波是对时空的扰动,是时空本身的折叠和波动,表现为时空涟漪 。有人认为引力波传播媒介为“引力子”,但尚无定论,因此是否具有波粒二象性也尚无定论 。
还有电磁波影响力相对来说比引力波影响要大要明显很多,我们生活中和宇宙探测中,电磁波到处都存在,并且被广泛探测到;而引力波则主要在天体运行中出现,很难探测到,影响力很微弱 。
2016年人类首次探测到的引力波力度,只移动了LIGO探测器4公里长臂1个质子直径的万分之一尺度 , 这也是爱因斯坦提出引力波预言后 , 科学家们苦苦寻找了100年才得到验证的原因 。另外在传递或者发射过程中,电磁波能与物质相互作用,被反射或吸收 。但引力波与物质相互作用非常微弱,会引起与潮汐力类似的伸缩作用 , 但在物质中通过时的吸收率极低 。
【引力波和电磁波的区别别之浅见】这一点非常重要,基于此,引力波能够穿透电磁波不能穿透的地方,这种时空涟漪能够带给人类许多过去无法了解的信息 。比如宇宙大爆炸初期那不透明黑暗的30万年到底发生了什么,黑洞和一些奇异天体里面到底在发生什么故事,暗物质暗能量的秘密等等 。
因此,引力波的发现为人类进一步揭开宇宙奥秘具有里程碑式的意义 。
至于中微子 , 这是近年来发现的一种基本粒子,是轻子的一种,常用符号为v 。
这种基本粒子个头很?。柿考?,到底有多小尚无定论 。中微子几乎不与物质发生相互作用,因此可以轻易的穿越一切物质,包括自由穿越地球 。中微子是粒子间各种弱相互作用产生出来的,从太阳流出的中微子不计其数,我们人体每秒钟会有1000万亿个来自太阳的中微子穿堂而过,不管日夜都如此,不过我们没有感觉 。
中微子的运动速度相当光速,但到底是光速还是接近光速尚无最后定论 。
中微子与前面所说的电磁波和引力波相比,是两种不同的事物 , 无可比性 。一个是物质,一个是物质运动的结果(现象) , 因此本问题把这些搅在一起,不伦不类 。