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反重力的一个探讨。 [复制链接]

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离线天の川
 

反重力一向是科幻小说和电影中的重要题材,制造出不依靠传统推进方式而自由在天空飞翔的反重力飞行器,是很多人心目中的梦想。

不过,我们在影片中看到的大多数这类飞行器,其实并非真正的“反重力设备”,大多数只是对抗重力的设备而已。反重力的准确定义是万有斥力,在我们的低速宏观世界的反重力是任何两个物体之间所产生的与各自质量成正比,与距离平反成反比的斥力。物理学把自然界的所有现象划分成四种力,它们有本质区别,其中最常见的引力和电磁力。电影《阿凡达》中潘多拉行星上的磁悬浮漂浮岛能漂浮是因为受到了磁场力,而非反重力。


严格意义上的反重力是不存在的。事实上在所有四种基本力中,万有引力是唯一只有吸引作用而没有排斥作用的力。引力与其他力为什么会有这样的区别?

为了说明这一区别,下面先比较一下大家较为熟悉的电磁力与引力。可能很多朋友在中学时已经注意到,描述点电荷之间静电力的库伦公式与牛顿万有引力的公式非常相似,都与距离的平方成反比,静电力与电荷成正比,万有引力与质量成正比。由于电荷有正负两种,而宏观物质只有正质量,因此静电力有引力和斥力,而两个物体之间只有万有引力没有万有斥力。

中学所学到的这些规律有一些局限性。电磁力不只有点电荷的静电力,牛顿引力公式也只适用于弱引力情形。更普遍情况下,万有引力与电磁力,与其他力在方向上的差别还存在吗?为此,我们需要深入微观世界,分析力的本质。

什么是力?想象一下你和朋友正在溜冰,彼此相隔一定距离。向他投掷一个球,你被球向后推,他接到后被球向前推,总的效果是斥力通过球在两人之间传播。现代物理认为,所有的力都是通过类似上述球体的“传播子”在物体间传播的。不同力有不同的微观传播子,比如电磁力的传播子是光子,引力的传播子叫引力子,两种粒子的自旋不同。计算发现,自旋为1的光子可以传递引力和斥力;而自旋为2的引力子只能传递引力。类似地可以算出,其他两种力也与引力相反。

严格的反引力虽然没有,但是有一种办法可以产生类似效果,那就是寻找负质量物质,能量比真空还低的物质。现代物理学认为,真空中每时每刻都有大量虚粒子对产生和湮灭,1948年H.卡什米尔发现真空中的平行导体板之间的虚粒子能量比真空小,两板之间会产生弱吸引力,这种现象叫做卡什米尔效应。这样的虚粒子相当于具有负质量,如果飞船和地球都由负质量物质组成,那么飞船和地球之间的万有引力就会产生相互远离的相对运动,出现很多科幻片中的神奇飘升效果。读者们可以想象一下,如果飞船的质量是负,地球的质量为正,会出现什么样的现象。

虽然负能量密度只是微观量子效应,但卡什米尔效应绝不只是玄妙的物理游戏,在芯片制造中已需要考虑这一效应了。

顺便说一句,负质量的物质可以用来构造持续时间较长的虫洞.

来源于网上某网友的评论,觉得挺有意思,转给大家看一下  GALAXIX
评论者chernsimo ns
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