收藏文章 楼主
时空结构是超流体?如何观测超流体时空中的引力?
网友【发现了】 2022-07-16 02:48:01 分享在【时代发展的印记】版块    1    4

网友分享在meiguo.com上的图片

如果学过流体动力学,你就会知道湍流是一种非常复杂的现象,到现在还没有人能解出湍流条件下的纳维-斯托克斯方程(N-S方程)。试想一下,当一种流体在非常冷的环境中时(比如在外太空),会发生什么呢?

外太空只比“绝对零度”高几度,所以那里的任何液体都会瞬间凝固,对吧?有些彗星是由超级冷的流体形成的“冰”组成的。土星的一些卫星也被冰覆盖着。

然而,有些液体是不会冻结成固体的。比如液氦是一种在极低温度下也不会凝固的液体。

网友分享在meiguo.com上的图片
氦处于超流体状态

“超流体”是什么?

超流体几乎就像是一种全新的物质状态。首先,让我们快速回顾一下普通液体,比如水,当它达到凝固点时会发生什么。常温条件下,水仍然是液态的,它的粘度很低。

但构成水本身的水分子在自由运动,并相互碰撞。如果我们把水放进冰箱来降低它的温度,所有分子的运动都会变慢。在水温在0度以下之前,水仍然是液体,分子仍然自由运动,但它们的运动速度比室温下慢得多。

当水接近0摄氏度的冰点时,水分子的速度会减慢到停止自由移动的程度。相反,它们聚集在一起,开始相互振动。当所有的水分子紧密地聚集在一起,形成一个固体时,水就会在物理上结冰。在这种情况下,那个固体就是冰。

网友分享在meiguo.com上的图片

但是这些和氦有什么关系呢?

水不是唯一可以结冰的液体,液体结冰的原理大多是相同的。液氦不像大多数其他液体那样。当它“冻结”时,不可思议的事情发生了。分子确实会减速并一起振动。然而,氦并没有变成固体,而是保持液体状态。

在原子层面上,所有的分子都以这样的能级振动,以至于它们的波形合而为一,它们变成了一个大的分子。超流体仍然可以流动(就像水一样),但它的流动性比水好得多。

因为分子是一体的,它们之间没有摩擦,这意味着它的粘度为零。事实上,超流体可以穿过物体的任何孔或裂缝(不管它们有多小)。还有另一种不可思议的现象,这要归功于流体中的振动分子。

声致发光——水发出的光

如果你曾经在黑光下看到蝎子,它们实际上看起来是亮绿色的,就好像它们在黑暗中发光一样。

网友分享在meiguo.com上的图片
黑光下的蝎子

世界上还有更多的光源。但是,我敢打赌你从没想过声音或水也能成为光源。这怎么可能呢?

网友分享在meiguo.com上的图片
实时声致发光实验

你所需要的只是一杯水,一个滴管,和一个非常精确的超声波频率发生器。最后得到的就是一些人所说的“瓶子里的星星”。你用滴管往烧瓶里滴一些水,瓶子中就会形成一个气泡。通常情况下,气泡会浮到水面并破裂,或者在水下停留一会儿,然后因其他原因破裂。

在这个实验中,我们有一个特定频率的声音在一个合理的音量下播放。频率将取决于玻璃烧杯的共振频率。重点是,玻璃烧杯和水本身都在以特定的频率振动。在这种情况下,水里的气泡发生了非常惊人的变化。它并没有浮到水面上破裂,而是一直淹没在水中。

这还不够奇怪,当你调整频率时,气泡还会膨胀或者收缩。随着气泡的收缩,它实际上开始发出非常明亮的光,并能产生远远超出你想象的温度(超过20,000华氏度)。这极端的温度只能存在一秒钟,但只要频率不太高,气泡将继续产生光。

网友分享在meiguo.com上的图片
你能想象中间的亮光点是水发出来的吗?

这些和空间有什么关系?

起初我认为这是一个巧合,振动的气泡看起来就像太空中的一颗恒星。然后我想起来这世上没有巧合。

如果空间本身是流体呢?不是普通流体,而是某种超流体。但是,引力是个问题。我们通过时空结构的曲率来研究引力。

网友分享在meiguo.com上的图片

如果时空的结构确实是一种结构,那么这是一种很好的观察引力的方法。但如果时空是流体呢?流体可不存在“曲率”的说法,即使存在,也和我们这里的概念不一致。

如果不是时空结构的弯曲,而是“时空流体的流动”呢?

如果空间是一种超流体,那么从直觉上讲,流动的流体可以很好地类比引力。但是,这到底意味着什么呢?什么会导致时空的流体流动呢?

为了充分想象这个类比,你需要观看这个非常奇怪的(思想)实验。

这个视频用一桶水、一个有洞的小球和一根软管,展示了一个非常棒的引力可视化。水代表时空,球代表空间中的物质。

当球浸入水中时,吸力作用在球上,使水从孔中流过。一开始你不会注意到任何变化。然而,当在水中加入染料时,你实际上可以看到“空间的流动”。这个流代表了引力的可视化。

因为超流体是无摩擦的,并且作为一个单一的内聚分子,它实际上可以流过任何大小的洞或裂缝。这让我把一切联系起来。如果空间是一种超流体,而且这种超流体可以流过几乎所有的洞,那么把引力看作时空的流动就完全说得通了,因为它流过物质(在原子层面上)本身。

在微观层面上,几乎任何物体都是多孔的。金属实际上可以吸收空气中的水分。这就是为什么有些金属会氧化或生锈的原因。

网友分享在meiguo.com上的图片

假设所有的物质都是多孔的,那么如果空间是超流体,它就会穿过任何一块物质,这就说得通了。

在这种情况下,物体质量越大,气流就会越强。这与经典世界中质量更大、引力场更强的物体相吻合。

那么,空间是超流体吗?

可能是,也可能不是。也许太空只是一个充满电磁辐射的真空空间,除了几团尘埃、液态冰冻或其他形式的岩石和巨大的气态球体外,什么也没有。

我更愿意相信它不仅仅是一片空无一物的空间。光源可以是水,这意味着热量和能量的存在。如果这些元素可以在流体中产生,那么超流体就是构成时空的一个很好的候选者。

网友分享在meiguo.com上的图片

看看上面的图片,它看起来像一颗星星。如果声致发光可以存在于一瓶水里,那么如果空间是流体,谁知道在宇宙的尺度上会发生什么呢?

所以,在充满流体的宇宙中形成某种形式的压力波并传播,难道不是说得通的吗?如果这是真的,那么考虑到恒星可能是通过类似于前面讨论的“瓶子子里的星星”实验的过程形成的,这是非常合理的。

或者,想象一下这是否可以解释黑洞。黑洞的引力如此之大,连光都无法逃脱。也许这是因为黑洞的“空间流”太强了,光无法逆流而上。

也就是说,也许太空真的可能是超流体。如果这是真的,还有什么其他的事情可以解释呢?它能帮助解释“暗物质”吗?

出处:头条号 @逻辑黑洞

meiguo.com 发布人签名/座右铭这家伙浪费了“黄金广告位”,啥也没签!
大家都在看
楼主新近贴
回复/评论列表
默认   热门   正序   倒序
meiguo.com 创始人

emotion

4   2022-07-16 02:48:01  回复

回复/评论:时空结构是超流体?如何观测超流体时空中的引力?

暂无用户组 升级
退出
等级:0级
美果:
美过
精华推荐
  1. AWS最大区域故障,带崩多项服务!
  2. 川普总统宣布加沙战争结束,峰会聚焦“中东和平”!
  3. 谷歌的科学家已经连续两年摘得了诺贝尔奖
  4. 外国人的入境中国手续简化,可以提前在网上填报入境卡了!
  5. 川普政府“双失利”?
  6. ICE启动了在社交媒体的全天候监控项目
  7. 黄仁勋警示川普政府,再不开放“对华AI芯片出口”就来不及啦!
  8. 中美两国元首在釜山会晤:就关税、大豆和稀土已经达成共识
  9. 2026年版的“公共负担”新规复活,华人家庭遭遇精准打击!
  10. 700万人参与了反川普集会?
  11. MIT稳居了CS榜首!美国大学的最新排名出炉
  12. 中美高层通话后… 川普总统计划明年访华,芯片管制也松口了!
  13. 美国青少年“67”流行语的现象引关注
  14. 美国“H-1B”签证新规:在境内的申请人,免缴10万美元费用!
  15. 中国已经全额缴纳了联合国会费,联合国的财政危机缓解!
  16. 45岁后“人生黄金期”是认知和创造力的新高峰
  17. 中美因为“稀土管制”引发的贸易摩擦升级了
  18. 感恩节餐桌的费用回落,零售商推出了低价套餐!
  19. 学习英语12年后,终于实现了“美国梦”!
  20. 美国的房地产市场显现了矛盾信号
  21. 全球高等教育的新趋势:留学生求学地“多元化”
  22. 美国在AI竞争中失利了?阿里千问模型在全球领先
  23. 中美AI竞争的新格局已定?
  24. 中美经贸磋商“展现战略对称”新态势
  25. 川普政府再次出奇招!拒绝所有胖子的移民申请?
  26. 一美分硬币“Penny”铸造历史正式终结
  27. 中美稀土博弈,美国政策在急转直下!
  28. 美国司法部起诉了柬埔寨“电信诈骗集团”的头目
  29. 在海外漂泊12年后的真实感受
  30. 中美贸易的争端升级,中国实施“长臂管辖”颁布3项针对性措施!
  31. 联邦政府启动“红色日落行动” 审查比特币矿机的供应链
  32. 恢复或加入?重获中国国籍的路径比较
  33. 美国政府批准了对台3.3亿美元的军售
  34. 中美航班“绕行俄罗斯领空”政策引关注
  35. 人类史上“最贵CEO”诞生!马斯克的“万亿薪酬”背后
  36. 美国移民局(ICE)新提案打算限制福利使用,有记录者可能影响绿卡申请!

美国动态 美果搜索

Your IP: 216.73.216.175, 2025-12-14 15:11:10

Processed in 1.17229 second(s)

头像

用户名:

粉丝数:

签名:

资料 关注 好友 消息
已有0次打赏
(4) 分享
分享
取消