多。至于引力波到达地球时的能流那就更小了。

韦伯的实验

第一个企图接收宇宙中引力波辐­射­的是美国的韦伯。他

设计和安装了能够接收引力波

信号的天线。

接收引力波的方式与接收

电磁波的方式十分不同。接收

电磁波很容易。人的眼睛、照

相底板、收音机等等都是电磁

波接收器。它们的基本道理都

一样。即在电磁波作用下使电

图

10-2 在引力波作用下，圆形的

物体变成了椭圆形，来回地振荡子发生运动，由电子的运动检

·108·

测电磁波。

测电磁波。

图

10-2中

一个圆形物体，当有引力波正面­射­到它的圆面时，它会由圆

形变成椭圆形，来回地振荡。

韦伯的引力波天线是个铝制的圆柱体，重约

3.5吨。在

圆柱体的表面装有压电晶体。可以测量圆柱体极微小的形

变。当引力波作用到天线时，就可以通过圆柱形的形变，把它

图

10-3 韦伯和他的引力波探测器

·109·

们检测出来（图

10-3）。

这个天线的原理非常简单。但实际制作起来却很困难。

因为许多因素都会引起柱体的形变，只有排除掉外界“噪声”

引起的形变，才能探测到引力波。

1969年韦伯声称，他的天线在

1968年

12月

30日到

1969年

3月

21日的

81天观测中，收到了两次引力波的信

号。

韦伯的实验结果公布后，引起了物理界广泛的注意。许

多国家出现了引力波检测实验小组，企图重复他的实验。不

过，韦伯的结果也引起很多疑问。

首先，如果韦伯收到的是引力波信号，而且如韦伯自己宣

称的，这些信号来自银河系中心，那么，银河系中心必定有十

分激烈的事件，可是，核对当时的天文观测资料，却没有看到

任何异常的记录。

其次，如果引力波到达地球时的能量有韦伯宣布的那样

大，竟能达到

1010尔格/厘米

2·秒，那么银河系中每年就要消

耗

104个太阳质量，才能产生如此强的引力波。如果这样，我

们银河系的寿命只能有

107年。但天文观测证明，银河系已

经约有

1010年的历史了。这又是一个矛盾。

更重要的是，其它各国的实验小组都没有重复出韦伯的

结果。所以韦伯的结果并没有得到公认。

现在一般认为：目前实验室中引力波天线的灵敏度还太

低，不足以测到宇宙间的引力波信号，设法提高天线的灵敏

度，是各个引力波实验小组目前正在做的工作。

·110·

双星引力辐­射­阻尼

双星引力辐­射­阻尼

前面说过，双星是一种典型的引力辐­射­源。引力辐­射­能

把双星的能量慢慢带走，使整个双星体系的能量变小。结果

使双星的周期越来越短。这个­性­质叫做引力辐­射­阻尼。

只要我们能证实引力辐­射­阻尼所引起的双星周期变短确

实存在。尽管没有直接测到引力波，也是对引力辐­射­理论的

一种支持。这就是天体物理学家采用的方法。

不过，这种方法同样不容易真正做到。因为，能引起双星

周期变化的因素太多了。例如，两星之间的质量交流（图

9-4），就能引起双星的周期变化。又如，两星体之间的潮汐作

用，也会引起双星周期变化。根据地学，古生物学等方面的分

析，在数亿年前月亮绕地球一周的时间同现在并不一样，这就

是由于地球和月亮之间的潮汐作用引起的。此外，双星的辐

­射­或者星风（星体上吹出的粒子流）都会使双星体系的质量减

少，这也会引起周期的变化。

总之，引起双星周期变化的因素可以分成两类。一种是

引力辐­射­阻尼，是相对论的效应。另一类是潮汐等非相对论

因素引起的。一个适于检验引力辐­射­阻尼理论的双星体系应

当是：

相对论因素.非相对论因素

按照广义相对论：引力辐­射­阻尼反比于双星体系中两星

·111·

之间的距离

a的五次方（即

a5）。所以为了观测相对论因素，

应当选用距离较小的双星。然而，另一方面潮汐的作用比例

于

..

R 3

，

..

..

其中

R是星体的半径，可见，要使非相对论因素减弱，又必须

要求两星间的距离大。

这两方面的要求是矛盾的。以致由太阳那样的普通恒星

所组成的双星体系，根本不可能满足全部条件。