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5个不可能的事情,在物理学中实际是可行的

所属栏目: 趣科技    发布时间: 2018-4-18 16:09:52   文章来源:互联网

爱因斯坦的广义相对论以其对虫洞的预测而闻名,虫洞可以连接不同时间的空间来允许时间旅行。没有人真正看到过一个虫洞,即使这些虫洞确实存在,围绕这能否安全通过的问题也产生了激烈的辩论。在我们等待未来访客让我们知道虫洞可行的时候,这里有一些自然界不可能的事,可能已经被证明是可能的。

永动机

不需要外部力量就能自己运动或做别的有用的工作的机器设备的想法,几个世纪以来一直***者一些研究者。达芬奇(Leonardo da Vinci)致力于多种设计,罗伯特·博伊尔(Robert Boyle)也想象出一个能够自我运转的漏斗。布莱兹·帕斯卡尔(Blaise Pascal)则明智地放弃了寻找永动的可能,发明了轮盘赌。

大型永动机器违反各种物理规律,尤其是热力学定律。但诺贝尔奖获者弗兰克·威尔茨克(Frank Wilczek)的“时间晶体”--一种在没有外部能量的情况下永远重复的材料,这似乎已经很接近永动机了。然而,最近在实验室中做的“时间晶体”并没有做任何有效的工作,所以任务还在继续。

传送器

曾经希望你会在地面上消失,然后出现在远处其他地方吗?奇怪的是,没有物理定律来阻止这种情况的发生。物理学家Michio Kaku在他2008年的“不可能物理学”一书中,将电报称为“I类不可能”,这意味着该技术在理论上是可行的,甚至可以在我们的生命中存在。

事实上,传送器已经存在:不是用于人类的,而是用于亚原子粒子。量子纠缠,阿尔伯特·爱因斯坦称之为“幽灵般的超距离作用”的现象,允许信息和量子态在空间上瞬间传播。1997年进行的第一个量子瞬移实验,涉及到一个光子的量子态,在几十厘米外的光子中被重建。今天,世界量子态隐形传输纪录超过100公里。

隐形斗篷

哈利·波特的隐形斗篷只是一个让你消失的虚构装扮。但是所谓的超材料在现实生活中也提出了类似的可能性。

超材料斗篷的原理很简单:光波在你视野中的物体周围弯曲,就像水在溪流中的一个巨石上折叠一样。实际上,必须开发出全新的纳米结构材料,可以以不寻常的方式弯曲光线。

第一个超材料在2000年在实验室被制造出来,基本的隐形装置也紧随其后被制造出来。伪装对于人体大小的对象来说,是不可能的,但这没有多大的损失。即使这是可能的,你只能让特定波长的光,使隐形物体颜色更显眼。相反,类似的隐身原理可以用来转移地震波,并将整个城市与地震隔绝。

负温度

如果你想生活在这个宇宙中,你最好遵守它的规则。没有速度比光的速度快的,没有低于绝对零度的东西。

绝对零度,约-273℃,表示原子停止移动的温度。所以从逻辑上看,不能低于这个温度。事实上,正如物理学家在今年早些时候所证明的,你根本无法达到它。

根据严格的热力学定义,温度是秩序的一种量度:越安静、越有序的东西,温度越低。所以在2013年,德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的物理学家就有了逻辑的飞跃:他们收集了一些冷却到几乎绝对零度的原子,创造一个温度低于绝对零度的技术。

这些状态实际上并不实用。但他们可能会帮助我们研究暗能量,这些神秘的暗能量把宇宙分开,正如一些人提出的,因为它有负温度。

物质与反物质

通常情况下,当物质与其相反的反物质接触时,他们会在突然爆发的能量中“湮灭”。幸运的是,我们生活在一个拥有大量物质和少量神秘反物质的宇宙里。

但奇怪的是,有些物质也可能是反物质。所谓的“马约拉纳费米子”是自己的反粒子,能够在合适的条件下自我湮灭。长期以来,物理学家一直怀疑中微子可能属于这一类,尽管证明这样一种方式可以发现宇宙中最罕见的一些行为,即在100兆万亿年发生一次这样的行为。

同时,我们在实验室中还有一些类似的报告。当一个电子从超导体被撕开时,留下一个空穴,就像具有完全相同的质量的正电荷的粒子。如果是以正确的方式操作,它们可以像马约拉纳费米子一样。

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