逍遥学能 2018-07-24 13:59
旋转的漂浮水滴可模拟黑洞运行状态
新浪科技讯，据英国《新科学家》杂志报道，黑洞的现代概念来源于爱因斯坦的广义相对论，长期以来一直是人类最难理解的天体物理学现象之一。英国的两位科学家日前称，他们最近用旋转的漂浮水滴成功地模拟出了黑洞以及原子运动的状态。
由于水滴存在表面张力，因此通常可以用它们来模拟其他力学过程。英国诺丁汉大学两位科学家理查德-希尔和劳伦斯-伊维斯就是利用水滴来进行相关力学研究的。例如，黑洞的“事件穹界”有时就被认为是一种带有表面张力的伸展膜。这种伸展膜的表面张力就类似于水滴的表面张力，可以防止原子飞散出去。
科学家们首先通过一种所谓的“反磁性作用”使得水滴漂浮于空中，即当外磁场作用于水滴之上时，水滴也形成它们自己的反向磁场，并产生一种足以抵消重力的强排斥力。为了使悬浮的水滴产生旋转运动，两位科学家向其中接入了两个微型电极，这种微型电极可以产生一个电磁场。他们发现，一个直径大小为1厘米的水滴，其旋转速度一旦达到每秒3圈的话，从上向下可以看到水滴的形状会变成三角形。这是在以前实验中从未出现的一种效果。美国密西西比大学科学家维托-卡尔多索认为，“这项研究工作的最大突破就是科学家们以一个简单的桌面实验再现了100年来的液体动力学理论成果。”
在国际天文学界，目前最流行的黑洞模型是：一个超大质量的黑洞周围，围着一圈由气体组成的炸饼圈一样的区域。地球上的观察者的视线将会被这些“炸饼圈”挡住，“炸饼圈”的厚度取决于它们所在的方位。然而，由于前面提到的发现，这种黑洞模型开始受到怀疑。根据最新的模型，天文学家将看到黑洞的大的样本，它将吸收星系核所发出的射线。吸收的结果是从完全发光到完全不发光，大多数则介于二者之间。完全不发光的星系核无法被检测到，但只发微弱光线的星系核则可以被检测到。
与其它天体相比，黑洞是显得相当特别。如黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是--弯曲的空间。光是沿直线传播的，这是一个最基本的常识。但根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，人们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。
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