昨天物理课社区被炒作了关于科学家可能有的谣言最后检测到- 爱因斯坦 100 年前预测的时空曲率的涟漪 - 他们的观察结果可能很快就会发表在你附近的同行评审期刊上。
到目前为止,我们对引力如何影响宇宙的理解仅限于对遥远恒星和行星产生的自然引力场的观察。事实上,重力是最后一个四种基本力量人类还没有弄清楚如何生产和控制。但现在比利时那慕尔大学的数学家安德烈·富兹法(André Füzfa)发表论文提出了一种可以做到这一点的设备——尽管剂量很小。而且它不需要任何新技术。
让我们明确一点,我们在这里讨论的是非常小的引力场,而不是整个科幻小说中用来让角色留在节目中的“人造重力”类型星际迷航和太空堡垒卡拉狄加在航天器周围行走,而不是漂浮。到目前为止,这项技术还不可能实现。
但从科学的角度来看,能够产生极其微弱的引力场仍然是令人难以置信的令人兴奋,因为这将使物理学家能够第一次积极地研究引力,并真正检验爱因斯坦的引力场。。它甚至可能带来新技术,例如基于重力而不是电磁波的通信形式。
“不知何故,研究引力是一种沉思活动:物理学家将自己局限于对自然的、预先存在的引力源的研究,”Füzfa 在论文中写道。 “产生可以随意打开或关闭的人工引力场是一个被捕捉或留给科幻小说的问题。”
他提出的理论装置基于大型超导电磁体,就像目前大型强子对撞机中使用的那种,可以产生良好控制的非常强的磁场,使物理学家能够观察这些磁场弯曲时空的方式。
Füzfa 的方法还没有经过实验测试,所以我们还不能对此感到太兴奋,但他已经对所提议的设备进行了数学计算,而且一切似乎都是相加的。计算结果已发表在期刊上物理评论D(您可以在没有付费专区的情况下阅读完整的 pdf 文件arXiv.org)。
尽管他的主张听起来很遥远,但距离可能性并不遥远。它基于一种叫做等价原则,它是爱因斯坦广义相对论的核心,它指出所有类型的质量和所有类型的能量都以相同的方式产生引力场并受到引力场的影响。因此,这意味着电磁场理论上可以像行星或太阳一样弯曲时空,但唯一的问题是地球上任何物体产生的曲线都非常微小,我们无法检测到它们。
现在,Füzfa 从数学上证明,通过堆叠大型超导电磁体,我们将能够产生非常微弱的引力场,并且我们能够使用高度灵敏的探测器来检测它干涉仪。这些干涉仪的工作原理基本上是将引力场叠加在一起,以便物理学家可以获得有关它们的信息。
最大的问题是,这种现实设备的制造成本极其昂贵且具有挑战性。这是一项相当大的投资,只有数学证明才能继续。但是,能够像操纵其他三种基本力(电磁力、强核力和弱核力)一样操纵重力,可能是一个足够大的奖品,值得我们去赌一把。
“到目前为止,像这样的科学进步只是科幻小说中的梦想,但它可以开辟许多新的应用,例如在引力波电信领域,”那慕尔大学说。 “想象一下,无需通过卫星或地面中继即可呼叫世界的另一端。”