引力波碰撞“生”黑洞

石無魚

球面波和平面波

引力波是大質(zhì)量物體（如黑洞、白矮星等）運(yùn)動(dòng)、碰撞時(shí)產(chǎn)生的時(shí)空漣漪。大多數(shù)引力波都是球面波，就是說，當(dāng)它們向外傳播的時(shí)候，就像球膨脹起來一樣，以一個(gè)點(diǎn)為中心，向四面八方均勻地傳播。引力波傳播越遠(yuǎn)，強(qiáng)度越小——譬如說，兩顆白矮星碰撞，在碰撞點(diǎn)引力波本來是很強(qiáng)的，但傳到我們遙遠(yuǎn)的地球上，強(qiáng)度就衰減到僅能讓長4千米的引力波探測器伸縮大約一個(gè)質(zhì)子直徑的千分之一了。

但是，引力波并非只能是球面波。當(dāng)高能物體或粒子以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，理論上說會(huì)產(chǎn)生一種不同類型的引力波：平面波。平面波在生活中不太常見。潮汐就是近似平面波的一個(gè)例子。你看潮汐來的時(shí)候，在開闊的海面上，一排排整齊的浪涌來又退去，這是一列列的平面波在運(yùn)動(dòng)。還有，你在池塘上扔下一塊石頭，圓形的水波蕩漾開去，傳到遠(yuǎn)處，看起來幾乎就像平面波了。事實(shí)上，前幾年由美國激光干涉儀引力波天文臺(tái)（LIGO）探測到的引力波，傳到地球上，幾乎就可以看作是平面波了。

平面波的強(qiáng)度是不會(huì)隨距離衰減的，因?yàn)樗哪芰坎幌袂蛎娌菢影l(fā)散。就像牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律所說的那樣，在不存在外力的情況下，運(yùn)動(dòng)的物體都會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，平面波也是一樣。所以，如果不考慮障礙和吸收，平面波傳到任何地方都能保持一樣的強(qiáng)度。

平面引力波的“碰撞”

最近，美國的兩位理論物理學(xué)家考慮了這樣一個(gè)有趣的問題：假如有兩列以平面波形式傳播的引力波面對面相遇，會(huì)發(fā)生什么事情？……