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该理论描述了外星文明如何利用黑洞

  • 科学
  • 2020-06-24 08:31:47
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格拉斯哥研究实验室首次通过实验验证了一种已有50年历史的理论,该理论最初是关于外星文明如何利用黑洞产生能量的推测。

1969年,英国物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)提出,可以通过将一个物体降低到黑洞的活动层(黑洞事件视界的外层)来产生能量,在该层中,一个物体的移动速度必须快于光速才能保持仍然。

彭罗斯(Penrose)预测,物体将在这个不寻常的空间区域中获得负能量。通过将物体放下并分成两部分,使得一半落入黑洞而另一半被回收,则后坐力将测量出负能量的损失,有效地,回收的另一半将从黑洞的旋转中获取能量。该过程要求的工程挑战的规模是如此之大,但是,彭罗斯(Penrose)认为,只有非常先进的,也许是外来的文明才可以完成任务。

两年后,另一位名叫Yakov Zel'dovich的物理学家建议可以用一个更实际的,更实际的实验来验证该理论。他提出,“扭曲”的光波撞击到以正确速度旋转的旋转金属圆柱体的表面,由于旋转多普勒效应的怪异,最终会被从圆柱体旋转中提取的额外能量反射。

但是Zel'dovich的想法自1971年以来一直只停留在理论领域,因为要进行实验,他提出的金属圆柱体至少需要每秒旋转十亿次,这是当前人类工程学极限的另一个不可克服的挑战。

现在,来自格拉斯哥大学物理与天文学学院的研究人员终于找到了一种方法,可以通过实验证明Penrose和Zel'dovich通过扭曲声音而不是光来提出的效果-一种低得多的频率源,因此更加实用在实验室里。

在今天发表在《自然物理学》上的一篇新论文中,研究小组描述了他们如何构建一个系统,该系统使用小扬声器环来产生类似于Zel'dovich提出的光波扭曲的声波扭曲。

这些扭曲的声波被引向由泡沫盘制成的旋转吸声器。光盘后面的一组麦克风从扬声器通过光盘时吸收了扬声器的声音,从而稳定地提高了旋转速度。

为了知道Penrose和Zel'dovich的理论是正确的,团队希望听到的是声波在碟片中传播时频率和振幅的明显变化,这是由多普勒效应引起的。

Marion Cromb,博士 该论文的主要作者是该大学物理与天文学学院的学生。马里恩说:“多普勒效应的线性形式是大多数人所熟悉的,因为随着救护车警笛的音高在接近听众时上升,而在驶向远处时下降,这种现象就出现了。它似乎是由于声音而上升的当救护车靠近时,海浪更频繁地到达听众,而经过时则越来越少。

“旋转多普勒效应相似,但作用仅限于圆形空间。从旋转表面的角度进行测量时,扭曲的声波会改变音调。如果表面旋转得足够快,则声频可以起到某些作用非常奇怪-它可以从正频率变为负频率,并且这样做会从表面旋转中窃取一些能量。”

在研究人员的实验过程中,随着转盘速度的提高,扬声器发出的声音的音调会下降,直到变得太低而无法听到为止。然后,音高再次上升直到达到其先前的音高-但更大声,振幅比来自扬声器的原始声音大30%。

马里恩补充说:“我们在实验中听到的是非同寻常的。发生的是,随着自旋速度的增加,声波的频率正多普勒频移到零。当声音再次恢复时,这是因为声波已经从正频率变为负频率。这些负频率波能够从旋转的泡沫圆盘中吸收一些能量,在此过程中变得更大-就像泽尔多维奇在1971年提出的那样。”

论文的合著者之一,也是格拉斯哥大学物理与天文学学院的Daniele Faccio教授。Faccio教授补充说:“我们很高兴能够在理论提出半个世纪后就通过实验验证某些极其奇异的物理学。很奇怪的是,我们能够确认一个具有半个世纪历史的理论,这很奇怪。起源于我们在苏格兰西部的实验室中的宇宙起源,但我们认为它将为科学探索开辟许多新途径。我们热切希望看到我们如何能够研究对电磁波等不同源的影响。不远的将来。”

该研究小组的论文名为“来自旋转体的波的放大”,发表在《自然物理学》上。

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