Question

12．2016年2月11日，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）宣布探测到引力波，远在13亿光年的两个黑洞相撞产生的“巨响”从此刻开始传遍整个地球，什么是引力波呢？
    根据牛顿的理论，地球上的物体之所以受到重力，是因为地球对物体的引力而产生，光在同种均匀介质中是沿直线传播的，后来人们观测到遥远的星光经过太阳附近时会发生弯曲，爱因斯坦认为，要解决观测与理论间的矛盾，只能假设太阳周围的空间是弯曲的，这样光线在其中通过时，其路径也弯曲起来．于是他提出了广义的相对论，用弯曲空间来讨论万有引力的作用：每个有质量的物体周围都会出现时空的“弯曲”，这种弯曲就像在一层橡胶膜上放一颗铁球产生的凹陷一样，这时放在膜上的物体就要顺势滑向铁球．在现实中，太阳的质量也在其周围产生空间弯曲，行星在“弯曲”的空间里运动，看起来好像是绕着太阳转圈一样，想像一下在漏斗侧壁上滚动的小球，只要它的速度合适，就不会落入漏斗中，同样，包括地球在内的行星都以恰到好处的速度绕太阳转动，因此不会被太阳这个“引力漏斗”吸入，爱因斯坦认为，有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲，物体的质量越大，时空就扭曲得越厉害，并且还要不受阻碍的向周围传播，这就是引力波．
（1）两个黑洞相撞发生的时间是13亿年前；
（2）根据我们所学的知识，漏斗侧壁上滚动小球运动状态一直在改变，是因为它小球受到了非平衡力的作用．
（3）根据爱因斯坦的观点，地球绕太阳运动是因为太阳在它周围产生了空间弯曲，太阳在周围传播了引力波，且地球以恰到好处的速度在“弯曲”的空间里运动．

Answer 1

分析 （1）引力波是爱因斯坦在广义相对论中预言的，即任何物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动，可以把它想象成水面上物体运动时产生的水波．
引力波在空间传播的方式与电磁波类似，以光速传播，根据速度公式求出两个黑洞相撞发生的时间．
（2）根据力和运动的关系可知：力是改变物体运动状态的原因，有力作用在物体上，物体的运动状态不一定改变，物体的运动状态改变了，则一定有力作用在物体上；
（3）根据爱因斯坦提出了广义的相对论，用弯曲空间来讨论万有引力的作用即可解释地球绕太阳运动的原因．

解答 解：（1）2016年2月11日，美国激光干涉引力波天文台宣布探测到了引力波，引力波在空间传播的方式与电磁波类似，以光速传播，
该引力波是由距离地球13亿光年之外的两个黑洞合并时产生的，两个黑洞相撞发生的时间是13亿年前．
（2）漏斗侧壁上滚动小球运动状态一直在改变，处于非平衡状态，是因为它小球受到了非平衡力的作用．
（3）根据爱因斯坦的观点，每个有质量的物体周围都会出现时空的“弯曲”，因此太阳的质量也在其周围产生空间弯曲，地球和其它行星在“弯曲”的空间里运动，
当它们以恰到好处的速度绕太阳转动，就不会被太阳这个“引力漏斗”吸入，看起来好像是绕着太阳转圈一样．
故答案为：（1）13亿年前；
（2）小球受到了非平衡力的作用；
（3）太阳在它周围产生了空间弯曲，太阳在周围传播了引力波，且地球以恰到好处的速度在“弯曲”的空间里运动．

点评 本题以发现引力波题材为背景资料，设计新颖，关键是结合已学有关的知识和题目给出信息分析解题，难度不大．