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光或可打破牛顿第三定律 创造“负质量”

导读: 在某些光纤里,光脉冲的速度相当于它的波长,这意味着线圈可以用于控制光纤的颜色输出。内舍夫表示这种方法可以增加光通信的带宽甚至创造明亮的显示,例如激光屏幕,但他也警告称将这种线圈用于实际用途可能并不简单。

  艾萨克·牛顿(Isaac Newton)被骗了!激光脉冲已经实现了在光学纤维线圈附近自我加速,这似乎打破了物理学定律,也即每一个作用力具有相同的反作用力。这项研究利用了一项小技巧使得光看起来似乎是有质量的,虽然这略有欺骗之嫌,但有朝一日或者能导致更快的电子元件和更可靠的通讯。

  根据牛顿第三运动定律,当一个小球撞击另一个小球,这两个小球应该相互撞开。但如果其中一个小球具有负质量,那么这两个小球相撞后应该会朝相同方向加速。这种效应或可用于直径驱动,一种推测性的“发动机”,里面的正负质量相互作用导致能够实现永恒加速。美国宇航局自20世纪90年代就开始探索这一效应,试图为更好的太空飞船推进制造直径驱动。但其中存在一个问题:量子力学描述了物体不可能有负质量。即使是有带负电的粒子组成的反物质也具有正质量。

  “在量子理论力学领域描述负质量并没有太大的差别,”澳大利亚悉尼大学的阿尔奇尔·科巴希泽(Archil Kobakhidze)这样说道。因为这一方程式涉及的术语都是质量的平方,因此任何负的质量都会最终变成正质量。“这并没有任何实际的意义。”

  质量效应

  现在,德国埃尔兰根-纽伦堡大学的尤尔夫·佩舍尔(Ulf Peschel)和他的同事利用“有效质量”制造了一种直径驱动。由于光子以光速传播,因此它没有任何静止质量。但如果你朝某种分层物质,例如水晶,发射光脉冲,那么有些光子会被其中一层物质反射回来然后又被另一层反射向前。这延迟了部分脉冲,从而导致它干涉了剩余的脉冲,从而导致传播物质的速度变得更慢。

  “这有点类似频闪观测器,”澳大利亚堪培拉澳大利亚国立大学的德拉戈米尔·内舍夫(Dragomir Neshev)这样说道。他并没有参与这项研究。如果你观察闪光灯下的车轮轮辐转动,它会显示不同的移动速率,有时候甚至是倒退的。

  当物质减慢了与能量成比例的脉冲的速度,那么它将表现出似乎具有质量——这被称为有效质量。取决于光波的形状和水晶的结构,光脉冲可能会有负的有效质量。但这种脉冲与具有正有效质量的脉冲发生相互作用时需要一块水晶,但后者如此长以至于能够在两束脉冲显示直径驱动效应之前吸收光。

  为了克服这个问题,佩舍尔在两个光导纤维电缆线圈里创造了一系列激光脉冲。这种脉冲会在两个线圈之间某个接触点分离,每个线圈里的光继续朝同一方向移动。其中的关键在于一个线圈比另一个略长,因此进入较长线圈的光会相对延迟。当脉冲返回并在接触点分离,它会与另一个线圈里的脉冲分享其中某些光子。在经过几轮这样的运行后,脉冲会发展一种干涉样式从而产生有效质量。

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