第5章:光學實驗室
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把小型空氣淨化器交給客戶後,段駐、吳田、孫實記繼續思考,為什麽光線會發生彎曲。
光線彎曲,可能是這樣幾種原因:
在不同折射率物質經過,發生了折射。這在平時的生活中可以遇到。
光經過光纖,光纖裏從中心到邊緣,折射率連續變化,光是曲折傳播,或者連續彎曲狀態傳播。
一種是指光在受到空間的波動牽扯導致路線偏移彎曲。光線在通過強引力場附近時會發生彎曲,這是廣義相對論的重要預言之一。
一種是激光中控製自旋產生光。在激光中生產的軌道角動量。光載軌道角動量是通過扭曲光的相位成螺旋形狀進行創建,會形成一個螺旋狀。因為越靠近光束的中心,模式的扭曲變得越來越緊,直至光消失,這樣的光束通常被稱為環狀光束或渦旋光束。通常激光器不能分辨出光是按順時針方向旋轉的光還是光是逆時針方向旋轉的,所以激光隻是在不受控製的方式下進行的組合。
他們查了查網絡上的資料。
年的一天,英國皇家學會的演講廳。物理學家丁達爾說:“幾個月之前有位朋友告訴我,從酒桶裏流出來的酒竟會熠熠發光,真是不可思議。我聽了之後也覺得奇怪,諸位對此也一定存有疑慮,所以我先來演示一番。”說著,他走到放在講桌上的水桶旁,拔掉塞在水桶側麵孔上的木塞,並用光從水桶上麵向水麵照明。觀眾們都出乎意料地看到了這樣的奇跡:發光的水從水桶的小孔裏流了出來,水流彎曲,光線也跟著彎曲,光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。這究竟是為什麽呢?難道光線不再是直線了嗎?丁達爾接著解釋說:“原來這是全反射起的作用。表麵上看,光好像走著彎路,實際上光是在彎曲的水流的內表麵發生了多次的反射,光走過的是一條曲曲折折的折線。”
年,持有光微粒說的牛頓提出,大質量物體可能會像彎曲其他有質量粒子的軌跡一樣,使光線發生彎曲。一個世紀後法國天體力學家拉普拉斯獨立地提出了類似的看法。1804年,德國慕尼黑天文台的索德納根據牛頓力學,把光微粒當做有質量的粒子,預言了光線經過太陽邊緣時會發生0.875角秒的偏折。但是在18世紀和19世紀,光的波動說逐漸占據上風,牛頓、索德納等人的預言沒有被認真對待。
11年,時為布拉格大學教授的愛因斯坦才開始在他的廣義相對論框架裏計算太陽對光線的彎曲,當時他算出日食時太陽邊緣的星光將會偏折0.87角秒。1912年回到蘇黎世的愛因斯坦發現空間是彎曲的,到1915年已在柏林普魯士科學院任職的愛因斯坦把太陽邊緣星光的偏折度修正為1.74角秒。
天文學家們明白,在檢驗光線彎曲這樣一個複雜的觀測中,導致最後結果產生誤差的因素很多。其中影響很大的一個因素是溫度的變化,溫度變化導致大氣擾動的模型發生變化、望遠鏡聚焦係統發生變化、照相底片的尺寸因熱脹冷縮而發生變化,這些變化導致最後測算結果的係統誤差大大增加。
世紀60年代初,天文學家開始確信太陽對星光確有偏折,並認為愛因斯坦預言的偏折量比牛頓力學所預言的更接近於觀測。但是廣義相對論的預言與觀測結果仍有偏差。
但是他們是機械專業,也不是光學專業,不知道怎麽去判斷形成的原因,原理。
過了一會,他發現石頭好像又恢複正常了。
吳田說:“這石頭上的光又消失了。”
段駐說:“是的,現在沒有出現車輛停滯,光線彎曲的情況。”
孫實記說:“怎麽有時候起做作用,有時候沒有變化。到城市看看其他人能否認出來這是什麽。”
吳田說:“我們是機械專業的,不好對光學方麵的東西做出解釋。我到地方聯係一個朋友。他在光學研究院。”
到了盛期城東邊安排住宿之後。他打電話聯係賀研究員,到了光學研究院。
賀研究員說:“這是很奇怪啊。測試一下對各種光線的作用吧。”
紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫可見光照射到屏幕。石頭放在旁邊。
紅外光光照射到屏幕。石頭放在旁邊。傳感器檢測。
紫外光光照射到屏幕。石頭放在旁邊。傳感器檢測。
竟然多種光線都發生了彎曲。
賀研究員說,“怎麽會出現這種情況?研究光這麽多年也沒遇到過呢?”
他用激光照射,仍然出現這種情況。
這時一個念頭從段駐腦海中閃過。
激光是可以加工零件的。然後用引力石影響了激光的走向。這個在做小型淨化器機械外殼的時候,用激光加工中心試過的。
可以用它製造一種機器。
很多零件的製造是需要避免刀具對工件的影響,進刀退刀的時候,不能碰到工件,例如工件上的突起。
既然它可以讓激光彎曲,那麽可以在某些情況下提高加工速度,讓激光直接繞過工件對突起後麵的毛坯進行加工。
賀研究員說,“能不能把它帶到機械加工廠試試?具有激光加工設備的工廠。”
段駐說:“我們原來就在機械加工廠實習的。我們在做一個小型空氣淨化器的時候,就用到了這種東西。當時就利用它對光線的彎折作用,加工了幾個孔,把傳感器安裝進去了。”
賀研究員聽了很激動,說:“那我們再去試試。”
賀研究員到了機械加工廠,開啟機床,放置石頭。確實可以令大功率激光器的激光彎曲。把一個毛坯固定在工位上。
激光繞過突起,切削突起後麵的工件。
段駐說:“應該不隻是這個功能。還可以想到其他的加工方法。”
“我們到實驗室繼續觀察下光路。”賀研究員說。
他們又坐賀研究員的車,到了光學實驗室。通過高倍顯微鏡觀察,光路中有大量的斷點。
光路居然在中間斷開了。就像是投出一個球,球在半空中消失了,然後從前麵一個點出現,繼續向前飛過去。
既可以彎曲,又可以斷開。真是完全顛覆人們的認知。
彎曲就像是用磁鐵吸引鐵屑。那麽斷開是怎麽回事?隻能用蟲洞來解釋了。
蟲洞由愛因斯坦提出,是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。暗物質維持著蟲洞出口的開啟。
已知的暗物質屬性僅僅包括有限的幾個方麵:1)暗物質參與引力相互作用,所以應該是有質量的,但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。2)暗物質應是高度穩定的,由於在宇宙結構形成的不同階段都存在暗物質的證據,暗物質應該在宇宙年齡時間尺度上是穩定的。3)暗物質基本不參與電磁相互作用,暗物質與光子的相互作用必須非常弱,以至於暗物質基本不發光;暗物質也基本不參與強相互作用,否則原初核合成的過程將會受到擾動,將導致與當前的觀測結果不一致。4)通過計算機模擬宇宙大尺度結構形成得知,暗物質的運動速度應該是遠低於光速,即“冷暗物質”,否則我們的宇宙無法在引力作用下形成觀測到的大尺度結構。
“其中有一條,”賀研究員說,“暗物質基本不參與電磁相互作用,暗物質與光子的相互作用必須非常弱。那麽導致光彎曲的應該不是暗物質。當然現在我們都是假設,不知道是不是蟲洞之類的。”
段駐說:“剛開始還以為是某種自然現象導致的錯覺。可能光線是特定的。比如出現極光。但是現在看來,多種光線都被它影響。可能不是暗物質導致的吧。”
把這個拿到機械加工中心做什麽?怎麽加工零件呢?
段駐繼續思索著。
分析一下它附近的物質和特點。有幾個引力場。怎麽改變引力場呢?
用個笨方法,石頭拆分了,放置在特定位置。但不舍得,別拆石頭更好。
石頭發出的有幾個波段的信號。能否用信號控製呢?
於是發出無線信號,好像它可以接收,引力場有所改變。
然後在無線信號中間改變位置信息,改變引力場的特定位置。激光在特定位置發生彎曲。
用它加工一個箱體和和柱狀零件。箱體在外,有幾個孔,內部是柱狀零件。透過孔可以看到裏麵的零件加工好了。但是取不出來。
吳田說:“可以用它造石獅子吧。石獅子口中含著石頭球。”
孫實記說:“但是石獅子不用它也能做出來,用鑿子就行。”
加工前,在立體圖中,將多個零件在一個立方體中擺放好位置。然後激光加工,擺放毛坯後,可以完成加工。
可以用它來做個機器,旁邊放置個引力石,隻是這機器隻能做一個,也不能量產。