
引力波是广义相对论的重要预言,但其存在一直备受质疑。在电磁场的波动方程的基础上,我们运用弱场下的平直时空微扰法,推导出度规的微扰所需满足的波动方程。
引力波的历史回顾

1916年,爱因斯坦提出了引力波的存在,但他当时的数学处理并不完善,导致引力波的物理实在性受到质疑。
20世纪50年代,邦迪、皮拉尼和罗宾逊确定了引力波携带能量。1957年,邦迪提出了Bondinews物理量,描述了引力波如何从源中辐射出来,证明了引力波能够在没有坐标系依赖的情况下,携带能量、动量和角动量。
1962年,萨克斯和波多尔斯基提出了Sachs-Goldberg公式,规范了描述引力波的方法。
1974年,霍尔斯和泰勒发现了第一颗脉冲双星系统,通过观测其轨道半长轴衰减与广义相对论预言一致,间接证明了引力波的存在。
上世纪90年代,LIGO项目启动,于2015年9月首次探测到引力波事件GW150914,验证了广义相对论,开启了引力波天文学的新时代。
引力微扰的波动方程
在弱场情形下,广义相对论的场方程可以化为波动方程。
时空的微扰度规
对时空度规进行微扰:
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