转发:三、相对论与量子论和牛顿力学相互融合——再创物理学辉煌

2006年范良藻评冯劲松:

(三 )相对论、量子论和牛顿力学相互融合——再创物理学辉煌 ——点评冯劲松新著《宇宙相对论量子动力学》

中国科学院     范良藻

前言

科学家经常沿着不同的道路探索真理,条条大道通罗马。无论是自然科学,还是社会 科学,走走停停,停停走走,走回头路,换一条路线,来探索真理的例子比比皆是。人类 对光的传播和对燃烧的认识不都是经历多次反反复复,才被确认的吗?但是不论认识真理 的道路如何曲折,科学家总是期望,能用最简单的理论和符合经验的图像,来解释看似千 差万别的自然现象。这种大道至简的信念,也是爱因斯坦、霍金……等人去寻找宇宙方程 的原因所在。这样的努力和期待所以路漫漫兮难得成功,并不是大道至简的的哲学信念有 什么过错,因为科学上的任何一次突破都必须积累相应的历史条件。 没有地心说和日心说的长期争论,没有寂寞终身观察天象的开普勒,对其三大定律的 总结,牛顿是不可能发现万有引力的。科学的长河总是有所继承,才能有所发展。万有引 力和牛顿力学三大定律的辉煌成就至今还无所不在,它唯一的缺点是认为物体间的相互作 用是超距的——是不需要时间来传播的。这一错误的观点乃是微观世界(如电子绕核高速 运动)向牛顿力学关上了大门的根本原因。从而,20 世纪的大多数物理学家,都认为,宏 观世界和微观世界是由不同的自然规律所掌控,这当然是一次历史的误会。如果说,物体 间万有引力和带电体间库仑力的相互作用都以光速传播,那么一旦物体间和电荷间相对运 动速度达到光速或超过光速时,万有引力和库仑力就必趋至为零,不再起作用了。因此, 当我们宣告:万有引力和库仑力不仅与相互之间的距离有关,还和它们之间相对的运动速 度有关。这不仅合符逻辑,也更接近真实。它也是我们将宏观世界与宇观世界、微观世界 统一在同一个理论框架中的哲理依据。其实,人们早就发现,在古地质学中地球绕日运动 的周期不是 365 天,而是由 600 天、500 天演化成目前 365 天为一年的。从古生物化石中 进一步发现:地球的自转是时快时慢,时慢时快,周期性的变化。所以,即使对宇观世界 而言,对引力作出速度修正也是完全必要的,因为我们观察到的开普勒第三定律——R^ 3 /T^2 并不是一个真正的常数,也在缓慢地变化。

范良藻评冯劲松 原文flz-ping-fjs

六、结 言

1913 年玻尔在卢瑟福的原子有核模型的基础上,放弃了将经典电动力学应用于原子的 努力。根据经典电动力学,电子绕核运动,会产生原子“灾变”,但事实上“灾变”并未发 生,玻尔首先将普朗克的量子概念应用于原子体系,建立了氢原子模型的量子论。获得了 9 极大的成功。现在看来,玻尔迈出的这勇敢一步,也是不得已而为之的一种选择。在当时 它是必然的,却不是唯一的。九十三年后,冯劲松另辟溪径,旧话重提,在库仑定律中, 提出速度修正项,消除了原子灾变发生的原因。这也应该是另外一种可能的历史选择吧。 因为至今,关于光的本性——是粒子还是波动?时空究竟是相对的还是绝对的?这些哲学 困惑不是依然存在吗? 冯提出,光量子是由 N 个单光子组成的观点;绕核运动电子的质量 me 不再是一个不变 量的新概念:以及我们对波粒两象性这一百年谜端的破解;说明了冯劲松把量子论和相对 论携手向牛顿力学回归这一立论,也具有天然的合理性,果然如此,将掀开理论物理的新 篇章。 我们要鼓励年青人,树立民族自信心,破除迷信,解放思想,敢于对世界上一些还没 有解决的问题提出不同的看法,而不是亦步亦趋跟在世界已有的成就后,做一些添砖加瓦 的工作。发展科学要鼓励学术争论,要允许发表不同意见,官道尊严和师道尊严是桎梏中 国科学发展的两座大山。不敢发表不同意见,人才长大不起来。相反才能相成,对立才能 统一,要鼓励青年,敢为天下先。 科技长官和老科学家的任务,是要多研究,如何发现人才,尤其是发现比自己更优秀 的人才,对此,国家要制定鼓励发现人才的相关政策,我本人在中科院行研五十年,我不 觉得国内培养的大学生和海外培养的大学生和博士生有什么质上的区别?自然科学是没有 国界的,自然科学的规律对谁都是一视同仁的。在毛泽东时代,给归国留学生,更多的优 惠待遇,是统战政策的需要,如今,开放改革近三十年,各项事业都和国际接轨了,再如 此办理,那么国内培养的优秀人才,还会外流,人民爱国家和国家爱人民,二者不可偏废, 一视同仁、公平、公正对待国内外的科技人才,任人为能,任人为才,不任人为资,才能 构建和谐社会!

范良藻

2006 年 8 月于北京

转发:一、肖钦羡:评冯劲松实验发现在物理学和天文学中的意义;二、吴水清:论冯劲松工作的历史意义

(一)、肖钦羡:评冯劲松实验发现在物理学和天文学中的意义

肖钦羡

中国科学院近代物理研究所高级工程师

摘要:  简要评述冯劲松实验发现:“任何物体的重量会随温度的变化而变化,温度升高重量变轻,温度降低重量变重”,在物理学和天文学中的重要意义。

关键词:  能级跃迁  质能互变  波粒互变

本文在此简要论述,冯劲松实验发现:“任何物体的重量会随温度的变化而变化,温度升高重量变轻,温度降低重量变重”,在物理学和天文学中的重要意义。

在传统天文学理论中,一个天体,当它引力收缩时,引力能会转变为热能,从而导致整个天体,无论表面还是中心温度都会升高,但是所有天文观察事实表明,这种理论是错误的。

事实证明:

造父变星收缩时表面温度反而降低,由早型星变为晚型星。相反造父变星膨胀时温度才升高,由晚型星变为早型星。

还有,大阳光球上的气体上升到日冕区时温度猛升到二百万度,一切猛烈的爆发都在日冕区发生。可是当这些高温气体往太阳表面下落时,俗称日冕雨,其温度都突然降低了,还有太阳光球上的气体向光球内部流去时,温度也降低,它被称为太阳黑子。

还有呢!星系核中心的气体只要是从里向外喷,就能放出巨额的能量,而且其产能效率特别高,最初天文学家认为星系核高效放能是正反物质湮灭,现在又改为黑洞产能了!已有人对星系核下落的气体进行观察,发现气体在下落过程中能量不见了,意思还是下落的气体温度降低了。

如果我们目光再往大一点看:星系团中的气体还是中心气温低,在星系团外围气体温度高。

现在我们可以看到,从恒星、星系及星系团有一个共同规律,都是气体从天体中心往外运动时温度升高,气体向天体中心落下时温度降低。沒有一个事实表明天体引力收缩温度会升高的例子。

另一方面,大部分气体温度升高的过程都没发现核聚变反应参加,也没有发现重核裂变参加。那么气体温度升高的能量是从那里来的呢?不少天文学家提出气体温度升高是吸收了外界能量,他们认为日冤区温度升高是因为日冕区的气体吸收了什么“拍岸浪”,和阿尔文波等能量。虽然这理论能解释日冕升温现象,但绝不能解释造父变星膨胀时温度升高的现象,也解释不了星系核喷发温度升高现象。唯一可能的是气体用自身的质量转变为能量。

质能关系公式大家都知道的,也知道核反应可以诱发原子把质量变为能量,但除了用核反应诱发质能互变外,还有没有其他方式诱发原子把质量变为能量或反过来把能量变为质量呢?有的!

笔者在《量子天文学》一书中提出一个天体重原子核模型,把一切天体都看成像一个重原子核。认为天体内部的能级高,天体外部的能级低,且能级结构存在壳层结构,另一方面也假定处于能级高的空间的气体原子质量大,处于低能级空间的同一原子质量小。

这样一来,天体内部的气体,只要它们从天体内部高能级跃迁到天体外部低能级,被称为正跃迁,气体原子就会被诱发质量转变为能量,使温度升高。反过来若天体中的气体从外部落向天体内部,就会诱发气体原子的动能转变为气体原子的质量。这就是为什么造父变星膨胀时温度升高,收缩时温度度降低的原因,从而也表明太阳能也可以用能级跃迁能去解释。不一定要用聚变反应能去解释。

以上论述表明,天文观察证实:爱因斯坦公式E=MC^2表达的质能互变,可以用天体能级跃迁诱发,不一定要通过核反应。

冯劲松的实验伟大意义在于他证明了,在相同的空间能级下,即在地球表面,质能互变是个普遍的现象,质量减小了动能就会增加,动能减少了,质量就会增加。在能级不变时,可能存在M(0)=m(T)+E/C^2等式。式中M(0)代表物体在绝对0度下的质量,m(T)为在温度T时该物体的质量,E/C^2代表物体的动能E换算成的等效质量。

笔者通过天文现象分析得出质量和能量在没有核反应参加情况下可以按质能互变方式转换。冯劲松在实验室证明物质在没有核反应参加情况下质量和能量可以按质能互变方式转换。这是一种互为认证的关系。笔者提出的理论通过冯劲松实验的认证,通过天文观察也证明冯劲松的实验结果是符合宇宙规律的。

笔者在《量子天文学》中也提出微观粒子波粒二象性实质是波粒互变性的假设,认为微观粒子可以一时变为波一时变为粒子,并己证明微观粒子在波粒互变中,波动性增加了粒子性就减少了,波动性减少了粒子性增加了。现在冯劲的实验又证明了这一假设,也就是证明微观粒子确实在进行波粒互变,否定了波尔对波函数用几率波去解释。

因为在冯劲松的实验表明,温度增加了即动能增加了,也表明微观粒子波动性增加了,波动性增加了,粒子性相应减少,重量必然减少。所以冯劲松的实验在量子物理学中又有重要的意义。因为他否定了波尔几率波的理论!上帝不玩骰子了!

现在还有一个重要概念要变革,传统理论认为在实验室中粒子速度增加是因为粒子吸收了外界能量,这能量附加在粒子上面,会导致粒子的质量增加。现在冯劲松实验表明这概念是错了,而是表明粒子的动能增加是因为粒子以减少质量为代价而取得的。

所以冯劲松的实验又表明同一粒子速度越高质量越小而不像爱因斯坦相对论说的那样速度越大质量越大。所以m=M(0)/[1-B^2]^1/2公式要慎用。

现在我们要进一步讨论,在相同能级的空间给某物体加热或给粒子加速的含义是什么,只能说是给某物体或粒子提供一种场,这种场是为了诱导粒子的粒子性转变为波动性。粒子自身的粒子性和波动性(换算成质量坑)两者之和是不变的。以后可以把吸收能量的概念改为在某种场作用下部分质量转变为能量。

冯劲松的实验结果意义是重大的,希望能引起科技界重视,人们为什么不能从好处着想,千万不要把诺奖扔到粪坑里,美其名曰反伪。

(二)、吴水清:论冯劲松工作的历史意义

吴水清北相空间 [http://1499523822.qzone.qq.com] 吴水清北相空间 [http://1499523822.qzone.qq.com]  https://user.qzone.qq.com/1499523822/main?_t_=0.013686439940382877

吴水清:论冯劲松工作的历史意义——请关注北相生物学领域首席科学家冯劲松研究员最新研究动态

 论冯劲松工作的历史意义——请关注北相生物学领域首席科学家冯劲松研究员最新研究动态

吴水清

    (北相学派总负责人,美国格物杂志总编,香港前沿科技杂志总编)图片

 北相学派研究在15个科技领域初建成效。最值得一提的是北相生物学领域首席科学家、北相第一副会长、北相重庆联络站站长冯劲松教授的贡献。

 
图片

图片

一、冯劲松科研历史和重要贡献

据格物杂志2019-2期第64页至第65页格物杂志报道,冯劲松在北相生物学领域的主要贡献是:

冯劲松(Feng jinsong),男,汉族,1962年5月20日出生,重庆市丰都人,研究员,中共党员。1978年9月至1981年7月,在涪陵地区水利电力学校水工建筑专业毕业,1984年至1987年在重庆师范学院函授学习(大学数学专业);1988年4月至1990年6月在重庆建筑工程学院函授学习“工业与民用建筑专业”,最后学历:2000年6月在西南师范大学(现在合并更名为:西南大学)研究生毕业。1981年7月至1998年12月在重庆市丰都县水利电力局任技术员、助理工程师、工程师。1998年8月至2009年3月,在重庆新大水泥集团有限公司任董事长,重庆新大集团高技术研究所任所长,高级工程师。

冯劲松现在担任:美国《格物》杂志副总编辑、《香港前沿科技》杂志副总编辑、北京相对论研究联谊会第一副会长、北相学派副总负责人、北京相对论研究联谊会科学家联盟教授级成员,卢鹤绂格物研究所(北京部)研究员、北京市应用科学研究院客座教授,北相学派生物学科首席科学家。中国化学会会员、中国水利学会会员、中国物理学会会员、北京相对论研究联谊会会员。

冯劲松从1985年开始广泛研究物理学及生命科学、医学、药学各类自然科学问题达三十三年之久。在国内、外刊物上发表论文30余篇,参加主流科技共同体多种专业的学术会议共计30多次,撰写专著5部。


图片

图片

冯劲松从1985年开始,经过30多年的实验研究,研究解决了爱因斯坦《相对论》与《量子力学》两大理论尖锐矛盾的历史遗留问题,创立了动态的《宇宙相对论》和《宇宙相对论量子动力学》系统物理理论,修改完善了运动状态下的万有引力定律、库仑定律、透镜公式、建立了运动状态下的电磁波(或光波或光量子)频率定律;建立和解决了各种物质形态相互动态转化的分子系统多体(N体问题:多因多果)的精确的动态质点动力学方程组的难题。冯劲松发明的“原子内电子运动瞬时速度和轨道半径测量方法及其测量设备”获得中华人民共和国国家知识产权局颁发的发明专利证书,发明专利号:ZL 00 105041.9。此系列论文先后发表在《格物》杂志2003年总第3期上;《原子与分子物理学报》2006年4月第23卷增刊P78-86页上;《仪器仪表学报》2007年(4)第28卷第4期增刊P95-100页上;《量子光学学报》2004年(第十卷)增刊上P45页;《红外与激光工程》第37卷,增刊上,2008年6月出版。

冯劲松(注:与何沛平合作)从2014年开始在细胞生物学和分子生物学水平上研究生命体中(注:研究植物、动物、部分微生物及人类活体内微量金属元素的动态变化)的生物核聚变的物理机理,成果“论生物核聚变机理”全文发表在美国著名学术刊物《格物》2017年第2期第十七卷总第八十期上P17-95页上。2016年9月,“论生物核聚变机理”论文在“中国微量元素科学研究会第十六届全国微量元素学术会议上荣获优秀论文。

冯劲松(注:何沛平合作)在2015年研究创立一种整合医学理论——《生物核聚变功能与元素平衡医学》,将中医学、西医学、生物医学的基础理论融合,建立人体动态平衡的整体性诊断、治疗一切慢性疾病的治本的医、药学理论体系。其成果先后发表在《格物》2017年第5期第十七卷总第八十期上P1-11页上、国际华人超心理学会学术大会《2018论文集》上,香港中国文化出版社出版(书号:ISBN978-988-8520-4606/Z.2801)。2018年9月27—29日,冯劲松应邀在2018年中国(兰州)微量元素应用与生命科学论坛上作主诣报告:“生物核聚变功能与元素平衡医学”,获得与会专家高度重视和热烈讨论。2017年7月初,《生物核聚变功能与元素平衡医学》课题在世界卫生组织通过专家评审并引起高度重视。

冯劲松(注:何沛平合作)在2018年研究人体特异功能的物理机理取得重大突破,其成果“论人体特异功能的物理机理”论文发表在美国《格物》2018年第3期第十八卷总第八十七期上P31-46页上;“论人体特异功能的物理机理”论文还发表在国际华人超心理学会学术大会《2018论文集》上,香港中国文化出版社出版(书号:ISBN978-988-8520-4606/Z.2801)。  2019年4月6日

 图片

二、冯劲松评论量子发电机的独到贡献

最近,冯劲松不失时机发表《量子发电机的研制成功开创了引力波物理特性利用的先河》论文,认为:最近,中国科学家团队研制成功可以把从环境中不断获取未知能量(注:动态引力波能量)转换出来供人类使用的装置——量子发电机(注:实际就是引力波发电机),开创了引力波能量开发利用的先河!这种量子发电机不需要转子、定子,更不需要任何燃料,也不需要充电,只需要激活启动,量子发电机就将连续不断地输出电能。这种装置的产出能量大大地大于输入的常规能量,从而实现自动循环电路并保持强大电能输出,成为名符其实的引力波类型的永动机。目前,其主要原理是通过旋转电磁场、高压线圈谐振、量子超导体(注:常温下)核心发明专利技术等集成量子发电机,提取出环境中的动态引力波能量(注:零点能)转化成电能输出。随着量子发电机(注:引力波发电机)的大规模生产推广使用,一场电力工业产业革命即将到来!将迅速波及到全世界各行、各业的产业革命!同时,引力波雷达、引力波机器人、引力波天文望远镜、引力波无线通信、引力波互联网、引力波彩色高清电视机、引力波全球通手机等高技术产品竞相开发!可以预言:21世纪将是人类开发利用宇宙空间动态引力波能量、信息的新时代!   


图片

图片

图片

随及,美国格物杂志评论家秋浦发表《最有创新精神的前沿科技总结——简评冯劲松最新力作〈量子发电机的研制成功开创了引力波物理特性利用的先河〉》,对于冯劲松这一开创性工作给予前瞻性评论,在国内外引起了极大的反响。

秋浦认为,冯劲松言简意赅地评论了中国科学家团队最新独一无二的成功,提纲挈领介绍了从环境中不断获取未知能量(注:动态引力波能量)转换出来供人类使用的装置——量子发电机(注:实际就是引力波发电机)的关键所在,给予了恰如其分的评价,认为这是开创了引力波能量开发利用的先河!

    秋浦认为,冯劲松指出,这种量子发电机不需要转子、定子,更不需要任何燃料,也不需要充电,只需要激活启动,量子发电机就将连续不断地输出电能。这种装置的产出能量大大地大于输入的常规能量,从而实现自动循环电路并保持强大电能输出,成为名符其实的引力波类型的永动机。


图片

图片

图片

秋浦认为,作为这一领域的探索者,十分关注其相关发展,他认为:目前,其主要原理是通过旋转电磁场、高压线圈谐振、量子超导体(注:常温下)核心发明专利技术等集成量子发电机,提取出环境中的动态引力波能量(注:零点能)转化成电能输出。冯劲松高屋建瓴预测:随着量子发电机(注:引力波发电机)的大规模生产推广使用,一场电力工业产业革命即将到来!将迅速波及到全世界各行、各业的产业革命!同时,引力波雷达、引力波机器人、引力波天文望远镜、引力波无线通信、引力波互联网、引力波彩色高清电视机、引力波全球通手机等高技术产品竞相开发!冯劲松认为:可以预言:21世纪将是人类开发利用宇宙空间动态引力波能量、信息的新时代!

秋浦最后强调,北相总部盼望有更多的朋友,关注量子发电机的研制成功后续发展,以便更深层次去开拓引力波物理特性的综合利用。

   三、冯劲松对话诠释量子发电机研制的深远影响

随着北相会员关注量子发电机的研制工作的增加,总部安排与冯劲松对话,就我提出来的关键问题进行对话。这问题是:1 请你谈一谈中国科学家团队研制成功量子发电机的重大意义。2 中国现在主要有三个大型引力波探测项目,各有什么值得称道的特点?3引力波与电磁波到底有什么异同和区别。4引力波的能量载体——引力子(注:特定频率的单光子)的发射机制和吸收机制。5 评述引力波的三大物理特性。6 实验仪器终于感知到了“引力波”,这将预示着什么样信息?7  为什么说量子超导态的技术实现与强磁场激发引力波是开发利用引力波的核心技术?8举例论证引力波开发利用的可行性。在北相学术群主朱萍主持下,对话非常成功,引起了更多的朋友关注,在国内外产生了很大的影响。

 结束语——冯劲松工作的意义

    雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。冯劲松工作的意义,标志北相追求卓越、再创辉煌的求真务实发展方针是正确的,有效的,具有强大的生命力。为中华复兴、科技强国奋斗了整整17年的北相人,将会有更多的冯劲松,更好的成果,迎接北相成立20周年,新中国成立百年!


图片

图片

图片

图片

图片

 

学术动态 86-001 联谊动态(356)吴水清:关注冯劲松北相学派管委会 北相总部 美国格物杂志社 吴水清总编朱萍副总编 志杰海明博客http://blog.sina.com.cn/wusq

吴水清北相空间 [http://1499523822.qzone.qq.com]  https://user.qzone.qq.com/1499523822/main?_t_=0.013686439940382877

 

转发:如何把光转变为物质?

如何把光转变为物质?

中国物理学会期刊网 今天

以下文章来源于新发现杂志 ,作者Román Ikonicof

国内科学人文期刊领先品牌《新发现》的公众号。问题,答案;寻找,发现;古与今;天与地;物与人——《新发现》将为您呈现激动人心的新发现!

据爱因斯坦的著名方程E=mc^2,能量即物质。遗憾的是,物理学家一直以来未能观察到能量向物质的转换。如今,一场实验即将创造历史!

把光转化成物质,这是科幻小说里常见的创造物质的方式,当然在现实中,物理学家仍无法实现这个愿望。

不过,这个梦想应该离我们不太遥远了,因为一个核物理专家小组设计了一个终极转化实验。理论上,把光转化成物质已经成为可能。

如何实现?让两个光子在真空中互相碰撞,这样就可以用纯粹的能量创造出物质。

这一梦想,物理学家已追逐了80年。

“这是光与物质相互作用的量子理论中,唯一未能在实验中证实的基本过程。”实验设计师、德国马普核物理研究所的费利克斯·马肯罗特(Felix Mackenroth)解释道。

事实上,美国著名物理学家乔治·布雷特(Gregory Breit)和约翰·惠勒(John Wheeler)早在1934年便首次描述了这个现象,但它随后便一直处于有待实验验证的状态。

爱因斯坦1905年提出著名方程E=mc^2,明确指出质量和能量之间的等价关系,可用于计算核裂变所释放的能量,非常有用;而量子物理则描述了物质粒子和光子间的各种相互作用,如:导体与光子碰撞会释放出电子,物质粒子与反物质粒子湮灭产生光,光子靠近原子核转变成物质粒子……


问题出在质能方程

物理学家会对这些理论描述逐一进行实验验证。一切都相对顺利,直到他们遭遇布雷特-惠勒过程(Breit-Wheeler process),该过程描述了光子如何在真空中碰撞,从而创造出物质。


布雷特-惠勒过程

在所有的基本相互作用中,只有这个相互作用迟迟未能在实验室中被直接观测到。事实上,就连布雷特和惠勒本人都对此抱有怀疑。

原因就在于E=mc^2。

爱因斯坦的质能方程是一切问题的根源,它指出,一个质量为m的物质相当于一个能量为E的纯能量体,即能量为E的光子,两者自然能够自由转化。

只是,如果把能量E转化成有质量的物质,那么其质量为E除以c^2,c^2就是光在真空中传播速度的平方(9×10^16米2/秒^2)。

“c^2是一个非常大的数,”在伦敦帝国学院开展此项研究的奥利弗·派克(Oliver Pike)强调,“这就是为什么哪怕制造一丁点儿物质都需要极其巨大的能量。”

在从m转变到E的过程中,这个庞大的系数体现出巨大的优势,它使得物质可以在一定条件下自发转变成光:1千克物质释放的能量相当于2200万吨TNT当量。然而,若要进行逆向操作,也就是让能量转变成物质时,这个系数就成为一道难以逾越的屏障。


一个简单的金质圆柱体

难以逾越?那是因为没有使用环空器。

在核物理中用于把能量聚集起来、可引发融合聚变反应的环空器是一个金质圆柱形装置,中央有一个直径为数毫米的小孔(本实验的小孔直径为5毫米),以便让物质粒子和光子通过。

而奥利弗·派克团队的妙策在于,改变这一设备的用途,把它当作一个真空炉,迫使光子在其中彼此靠近,直至创造出物质。

“这个想法源自一次有关环空器潜在应用的头脑风暴,”奥利弗·派克回忆道,“当时我们惊讶地发现,环空器能提供令光子对撞的理想环境。”

据研究人员计算,把能量极高的光子(伽马光子)放进环空器,使它们与用超大功率激光加热产生的能量较低的光子两两相撞,即可在环空器的另一端生成正负电子对,也就是物质。

在该实验中,环空器同时扮演着两个角色。

一方面,它把入射的伽马光子限制在一个有限的空间中,增加了光子碰撞的概率;另一方面,这种技术可以制造出能量足够高的热辐射光子。”伦敦帝国学院研究小组的史蒂文·罗斯(Steven Rose)解释道,“互相碰撞的两个能量的总和因此将达到正负电子对质量与c^2的乘积。”

由此,一个简单小巧的金属腔体便能完成迄今只有宇宙在大爆炸后数秒、光能四射时创造过的奇迹。核物理学家也因此可以比粒子物理专家抢先一步观察到量子理论中最后一个未被实验证实的基本相互作用。


可靠的实验方法

伦敦帝国学院的研究人员并不满足于设计实验流程,他们已经完成了虚拟实验。为此,他们首先把实验分成三个熟知且可控的环节:先制造伽马光子,然后在环空器中制造热辐射光子,最后通过碰撞创造出物质粒子。

他们为这三个阶段分别建立了理论模型,然后用计算机程序进行模拟,所采用的运算方法则直接借鉴自核物理研究。

“1940年代末设计氢弹时,研究人员就已经开始对此类连锁效应进行模拟了。”法国鲁昂大学建模与模拟专家弗兰克·瓦雷纳(Franck Varenne)介绍道。

这种方法由来已久,所以可靠性极高。“我们可以把研究人员的模拟实验当成‘准实验’,它有时候比真正的实验更有价值。”弗兰克·瓦雷纳透露,“例如,对飞机进行模拟测试比进行数千小时飞行实验更可靠。”

梦想即将成为现实。但鉴于这一课题的重大意义与实验方式的独特性,粒子物理学家拒绝予以评论。他们期待眼见为实……

这一天或已不远。奥利弗·派克的研究团队已开始游说一家拥有所需装备的实验室。史蒂文·罗斯透露,全世界只有3台激光器拥有足够的功率可以进行这个实验:美国国家点火装置,法国兆焦耳激光器(LMJ)和英国猎户座激光器。


美国国家点火装置

法国兆焦耳激光器

英国猎户座激光器

实验之后,那个精巧的小装置或许还能派上更大用场……

“目前最重要的是先要观察到这种转化。”奥利弗·派克表示,“不过光子碰撞或许会生成大量其他粒子,带来新的认识,甚至令人耳目一新的发现。”就让我们拭目以待吧。

撰文 Román Ikonicoff

编译 郑丁葳