我的天呀! 美國的研究人員表示,他們在實驗室里創(chuàng)造出一種具有負質(zhì)量的液體,聽起來實在很離奇古怪。 這意味著,不像其他每一樣相當(dāng)了解的自然物體,當(dāng)您推這種流體時,它會向后加速而不是向前移動。這樣怪異的事物,可能告訴科學(xué)家一些有關(guān)發(fā)生在黑洞和中子星內(nèi)的奇怪行為。 但讓我們在這里稍微后退一下,因為怎么會有東西是負質(zhì)量呢? 假設(shè)來說,相同的方式電荷可以是負電或正電,那么物質(zhì)就應(yīng)該能夠具有負質(zhì)量。 但在科學(xué)世界里,仍然爭議著是否負質(zhì)量的物體真的能夠存在,而不會違反物理學(xué)定律。進行中的論文,無助于這個對于我們?nèi)祟悂碚f是很難理解的觀念。 牛頓第二運動定律通常寫為公式f=ma,或是力等于物體的質(zhì)量乘以它的加速度。 如果我們重寫這個公式為加速度等于力除以物體的質(zhì)量,并使質(zhì)量為負,它就會有負的加速度。正好想像在桌上要滑動一片玻璃,但它卻被推回到你的手上。 然而,只是因為它似乎對我們來說很陌生,并不意味著它是不可能,而且以前的理論研究顯示一些早期證據(jù),負質(zhì)量可能存在于宇宙中,而不會違反廣義相對論。 不僅如此,許多物理學(xué)家認為負質(zhì)量可能與我們在宇宙發(fā)現(xiàn)的一些怪異事物有關(guān),像是暗能量、黑洞和中子星。 因此,研究人員在實驗室里一直積極嘗試再創(chuàng)造出負質(zhì)量,并取得一些初步成功。 但現(xiàn)在,來自華盛頓州立大學(xué)(Washington State University)的研究人員表示,他們成功地設(shè)法讓超寒原子(superchilled atom)液體表現(xiàn)得彷彿具有負質(zhì)量,并且認為它最終可以被用來研究在深層宇宙中發(fā)生的一些更奇怪的現(xiàn)象。 研究人員之一的Michael Forbes說:“首先是對這種負質(zhì)量本質(zhì)的敏銳控制,沒有任何其他的困難。” 為了創(chuàng)造出這種奇怪的液體,這個團隊使用雷射來把銣(rubidium)原子冷卻到高于絕對零度一點點,產(chǎn)生所謂的玻色-愛因斯坦凝態(tài)(Bose-Einstein condensate)。 在這種狀態(tài)下,粒子移動非常緩慢,并遵循量子力學(xué)的奇怪原理,而不是古典物理學(xué)。這意味著它們開始表現(xiàn)得像波一樣,無法被精確定位出位置來。 這些粒子也同步并行動一致,形成所謂的超流體(superfluid)。超流體是一種物質(zhì),流動時不會因為摩擦而損失能量。 這個團隊使用雷射將這種超流體維持在冰冷的溫度,而且還把它困在直徑小于1百微米的碗狀場中。 雖然超流體仍然包含在那個空間里,但它具有正常的質(zhì)量,就玻色-愛因斯坦凝態(tài)而言,是非常正常的。但然后,這個團隊強迫超流體逃逸。 使用第2組雷射,他們來回踢著原子來改變它們的旋轉(zhuǎn),打破這個“碗”,使得銣能夠如此快速沖出來,表現(xiàn)得彷彿具有負質(zhì)量。 Forbes說:“一旦你推,它會加速向后,看起來像是銣撞到一個看不見的墻。” 到目前為止,這些研究人員聲明負質(zhì)量流體證實其他團隊在他們的研究中所看到的,但那是非常初期。 還有待觀察這個逃逸的超流體是否足夠可靠和準(zhǔn)確來測試一些關(guān)于在實驗室負質(zhì)量的奇怪建議,而在我們太激動之前,其他團隊需要獨立復(fù)制這些結(jié)果。 但這項研究現(xiàn)在發(fā)表在同行評議的物理評論通訊期刊(Physical Review Letters),讓任何人來嘗試。因此,希望在不久之后,我們可以看到實驗重現(xiàn)。 有一件事是肯定的,物理學(xué)正不斷地越來越怪異,而我們相當(dāng)興奮來看接下來會發(fā)生什么事。 |
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