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思想实验构建超光速假象：或助揭开宇宙奥秘
　　科学家近期提出一种“超光速假象”的思想实验，然而这种想法或许具有实际意义，可以帮助开展对宇宙天体的研究。研究人员认为我们将可以在NGC 2261，也就是哈勃空间望远镜眼中的“变光星云”内见到“光爆”现象。
　　新浪科技讯 北京时间2日消息，据物理学家网站报道，在近日于西雅图召开的第225届美国天文学会会议上，科学家们展示了一项实验，在该实验中他们创设出一种超光速错觉，而这一实验在未来或许将成为揭开宇宙奥秘的有力工具。
　　任何物体的运行速度都不可超越光速。罗伯特·涅米罗夫（Robert Nemiroff）是美国密歇根理工大学物理学教授，他并不打算挑战这一事实。但他的确有一个主意，在某种情境下可以创造出让观察者误以为是超光速现象的错觉。所见不一定就是事实，但在这一具体案例中，这种想法却可能具有重要的实用意义。
　　创设这种超光速假象的做法在原理层面上相当复杂，但在1月8日的会议期间，涅米罗夫利用几个简短的思想实验来对此进行了解释。
　　举例来说，请想象有一个房间，天花板高度是50英尺（15.24米），宽度15米×15米。接下来，请想象你躺在这个房间的中央地板上，手里拿着一支激光笔，你将激光笔指向天花板，这样你就能在天花板上看到一个微小的光点。现在你将手里的激光笔沿着天花板从左向右划过。要完成这个动作，你只需要稍稍将你的手移动个几英寸的距离就可以了——但就在你做出这一动作的短短时间内，天花板上的光点已经移动了15米远。快速转动你的手腕，天花板上的光点可以很容易地在半秒内移动15米——这相当于每小时110公里。
　　现在，将这一思想实验的规模大大扩展。请想象你所在的这个房间有几公里高，几公里宽。相应的，你手里的激光笔功率也大大增强。于是当你转动手腕，天花板上的那个光点就会很容易在一小时内运动数百公里。那么是否有可能，假如有一间足够大的房间，使得这个光点能以超过光速的速度运动？涅米罗夫指出这是可能的，并且在此过程中并不会违背任何的物理学定律。
　　爱因斯坦的狭义相对论指出，一个物体（如一个光子）的运动速度看上去超过光速是不可能的。然而涅米罗夫的这项实验却并未打破这一物理定律，因为激光笔产生的是一束光束而不是单个的光子。这束光束中的任何一个单一光子的运动速度都没有超过光速，但从整体来看，它们却能产生出超光速运动的错觉。
　　理解这种错觉实验的方式是想象一条电子行情纸带，我们都可以看到似乎文字正沿着水平方向移动。但这是错觉。事实上，这些文字是由一系列单独且位置固定的小灯泡发光组成的。因此从理论上说，是有可能出现其显示的文字移动速度超过光速的情况的，因为事实上并没有任何东西真的移动了。每一个灯泡的发光都是独立事件，它们只是从整体上给观察者造成了超光速现象的错觉。
　　以上便是涅米罗夫思想实验的第一阶段。
　　现在，请想象你将一束激光射入无边无际的宇宙空间。你将不会看到那个微小的光点，因为远处没有房间的墙壁。现在，请想象你正射出一束激光，其方向与一堵无限长的墙壁相平行。此时转动你的手腕，于是激光便会与墙壁相交。这束激光会在何处与墙壁相交？不可能是无穷远处，因为那样就将需要无穷大的时间。但与此同时这个交汇的点也不会在你身上——也就是说，这个交汇点应当是介于无限远以及你自己之间的某处。
　　然而根据涅米罗夫的说法，如果你选定某个有限远处的点作为光束与墙壁的交点，那么你的光束必须指向稍稍比那个点稍远一些的地方，事实上，那个光点必须总是同时位于两个位置上。
　　由于光子必须同时出现在两个地方，于是就会发生非常诡异的现象：墙壁上将会出现两个光点，分别朝着相反的方向运动——一个光点朝向你运动，另一个则背离你运动。其中一个点的运动速度低于光速，而另一个光点的运动速度则似乎要超过光速（与此前提到的天花板光点实验一样，这只是一个错觉，并非单个光子的运动速度超越了光速）。这样将会产生一次亮度爆发，涅米罗夫称之为“光爆”，之所以用这个名字，是因为它与物体超越声速时产生的“音爆”有点相似。
　　涅米罗夫已经将这项研究涉及的有关细节撰写为论文并提交给论文预印网站arXiv.org。在这篇论文中，涅米罗夫指出这种“光爆”存在于自然界中。当然它不是由激光笔产生的，自然界中的光爆现象可能是由其他光源产生的，比如脉冲星，这是死亡的恒星，会产生非常明亮而稳定的光束。
　　涅米罗夫在密歇根理工大学的一份声明中表示：“光爆在我们身边频繁发生，但它们的持续时间太短以至于无法引起关注。而在宇宙中，它们的持续时间足够长，足以引发关注，但此前没有人想到要去观测它。”哈佛-史密松天体物理学研究中心的罗珊妮·蒂·史蒂芬诺（Rosanne Di Stefano）则表示：“这一概念尽管尚未得到观测证实，但听起来非常有趣。”
　　当然在自然界中产生光爆效应的并非一堵想象中的无限长的墙壁，而是当光线沿一个具等深线的球面传播时将会发生的现象，比如月球。根据涅米罗夫的说法，这种效应的细节取决于光线穿过这个物体的时间，以及光线穿过该物体深度所需要的时间之间的相互关系。因此假如月球是一个平坦的圆盘，那么也就无法产生光爆现象。
　　对光爆现象的观测将能够提供有关目标天体的很多信息。根据密歇根理工大学的一份声明，一束光每秒可以数千次扫过一颗小行星的表面，每次扫过都会产生一次无害，但却可以提供信息的光爆现象。这样的光爆现象将可以为我们提供有关于这颗小行星的大小以及表面特征的信息。
　　涅米罗夫预计我们将可以在NGC 2261，也就是哈勃空间望远镜眼中的“变光星云”内见到光爆现象。这是一个扇状的尘埃和气体云，由位于其基部的一颗单颗恒星照亮。这颗恒星的光穿过尘埃和气体云团时产生的阴影将会产生光爆现象，持续时间可以长达数天甚至数月。（晨风）
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Table of Contents
第一章&宇宙的秘密揭开宇宙的神秘面纱／012宇宙的形成之谜／027认知过程：越来越大的宇宙／030宇宙的膨胀之谜／032宇宙会永远膨胀下去吗／034探索“宇宙”的尽头／035宇宙将会如同终结／038世界无尽头吗／043宇宙不允许生命永存／050大爆炸宇宙学／054第二章&恒星的秘密恒星的诞生／066尘埃星云和气体星云生成恒星／069恒星的类型及伴星系／072质量大小决定恒星末态形式／075恒星的燃料／077年轻双子恒星／079恒星“吞食”恒星之谜／081巨大的恒星质量之谜／083怪星之谜／084热气腾腾的“水世界”／086环绕类日恒星的行星／088蟹状星云粒子风暴／090古老恒星如何永葆年轻／091蝴蝶星云恒星的“垂死嚎叫”／093哈勃拍到恒星托儿所／099御夫座星群熠熠生辉／100天文学的研究方法／101探寻银河中心的神秘天体／104第三章&太阳系的秘密什么是太阳系／112太阳的秘密／114太阳的结构之谜／120太阳耀斑之谜／122太阳光斑之谜／124太阳大气层之谜／125太阳愈来愈小了吗／127肉眼看得见的太阳黑子之谜／13l太阳活动之谜／133奇妙的太阳振动／134太阳系十大最寒冷地方／139罕见的“太阳海啸”画面／144地球上一部分大气源自太阳系／146寻找太阳系外的行星系统／150星风火雨太阳系／154木卫三存在大量氧气／158第四章&星系和行星星系的形成与发展／160孤独的行星／162感谢木星／165遥望水星／171木星之谜／175木星有颗“新月亮”／177土卫二最新照片／180哈勃拍到最远星系／1822009十大太空发现／185新银河系或将诞生／19l“卡西尼”拍到土星极光／193土星最大卫星含丰富乙炔／195星系被吞噬残骸／197天王星之谜／198……第五章&外星人和UFO的秘密第六章&黑洞及其他
&&&&人类经过很长时间的努力才认识到我们脚下的大地是个球体。大地这个球体该放在宇宙的什么地方呢？开始人们把它放在了宇宙的中心。后来，有个叫帕拉多喜的人发现天上的星星有一些在动——人们叫它们行星，与之相应，不动的星星便叫恒星。于是人们就说，天上的月亮、太阳、行星及所有恒星都绕着地球做圆周轨道运动。托勒密第一个用数学方法确定了地球与行星的关系，给古希腊人心目中的宇宙图景做出了定量的描绘。这个图景后来成了基督教神学的理论基础。直至1543年哥白尼出版《天体运行论》，才把地球从宇宙中心移开。在哥白尼的体系中，地球不再是宇宙的中心，而是与其他行星一样沿正圆形轨道绕太阳旋转。&&&&17世纪之前，人们一直都是凭借肉眼来观察天象，并借助一些简单的度量仪器来研究天体，主要是太阳、月球和可以用肉眼看到的五大行星。中国人用他们所熟知的金木水火土五行，古希腊、古罗马人用他们熟悉的神来给这些行星起了名字。1610年，伽利略发明了天文望远镜，从而拓宽了人们的视野，看到了用肉眼无法看到的新的宇宙图景。&&&&从18世纪到19世纪上半叶是近代天文学大发展的时期，这时期建立了完整的大行星、地球和彗星运动理论，发现了一些新的行星、行星的卫星和小行星，并且把观察的视野从太阳系扩展到了银河系的其他恒星系。19世纪下半叶，天文学家将当时物理学中的一些新的理论和方法引入到天体研究中，创立了天体物理学，从此开始了现代天文学阶段。&&&&进入20世纪之后，无论是天体物理理论，还是天体观测方法都取得了很大的进展。在传统的光学天文学领域，随着反射天文望远镜的出现，一改19世纪折射天文望远镜的局限，天文望远镜的口径不断增大。1908年制成了1．5米镜、1918年制成了2．5米镜、1948年制成了5米镜、1976年制成了6米镜，1993年口径10米的巨型天文望远镜问世，使人们的视野进入到更为遥远的宇宙空间。
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