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5個不可能的事情,在物理學中實際是可行的

愛因斯坦的廣義相對論以其對蟲洞的預測而聞名,蟲洞可以連接不同時間的空間來允許時間旅行。沒有人真正看到過一個蟲洞,即使這些蟲洞確實存在,圍繞這能否安全通過的問題也產生了激烈的辯論。在我們等待未來訪客讓我們知道蟲洞可行的時候,這裡有一些自然界不可能的事,可能已經被證明是可能的。

永動機

不需要外部力量就能自己運動或做別的有用的工作的機器設備的想法,幾個世紀以來一直誘惑者一些研究者。達芬奇(Leonardo da Vinci)致力於多種設計,羅伯特·博伊爾(Robert Boyle)也想像出一個能夠自我運轉的漏斗。布萊茲·帕斯卡爾(Blaise Pascal)則明智地放棄了尋找永動的可能,發明了輪盤賭。

大型永動機器違反各種物理規律,尤其是熱力學定律。但諾貝爾獎獲者弗蘭克·威爾茨克(Frank Wilczek)的「時間晶體」--一種在沒有外部能量的情況下永遠重複的材料,這似乎已經很接近永動機了。然而,最近在實驗室中做的「時間晶體」並沒有做任何有效的工作,所以任務還在繼續。

傳送器

曾經希望你會在地面上消失,然後出現在遠處其他地方嗎?奇怪的是,沒有物理定律來阻止這種情況的發生。物理學家Michio Kaku在他2008年的「不可能物理學」一書中,將電報稱為「I類不可能」,這意味著該技術在理論上是可行的,甚至可以在我們的生命中存在。

事實上,傳送器已經存在:不是用於人類的,而是用於亞原子粒子。量子糾纏,阿爾伯特·愛因斯坦稱之為「幽靈般的超距離作用」的現象,允許信息和量子態在空間上瞬間傳播。1997年進行的第一個量子瞬移實驗,涉及到一個光子的量子態,在幾十厘米外的光子中被重建。今天,世界量子態隱形傳輸紀錄超過100公里。

隱形斗篷

哈利·波特的隱形斗篷只是一個讓你消失的虛構裝扮。但是所謂的超材料在現實生活中也提出了類似的可能性。

超材料斗篷的原理很簡單:光波在你視野中的物體周圍彎曲,就像水在溪流中的一個巨石上摺疊一樣。實際上,必須開發出全新的納米結構材料,可以以不尋常的方式彎曲光線。

第一個超材料在2000年在實驗室被製造出來,基本的隱形裝置也緊隨其後被製造出來。偽裝對於人體大小的對象來說,是不可能的,但這沒有多大的損失。即使這是可能的,你只能讓特定波長的光,使隱形物體顏色更顯眼。相反,類似的隱身原理可以用來轉移地震波,並將整個城市與地震隔絕。

負溫度

如果你想生活在這個宇宙中,你最好遵守它的規則。沒有速度比光的速度快的,沒有低於絕對零度的東西。

絕對零度,約-273℃,表示原子停止移動的溫度。所以從邏輯上看,不能低於這個溫度。事實上,正如物理學家在今年早些時候所證明的,你根本無法達到它。

根據嚴格的熱力學定義,溫度是秩序的一種量度:越安靜、越有序的東西,溫度越低。所以在2013年,德國慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學的物理學家就有了邏輯的飛躍:他們收集了一些冷卻到幾乎絕對零度的原子,創造一個溫度低於絕對零度的技術。

這些狀態實際上並不實用。但他們可能會幫助我們研究暗能量,這些神秘的暗能量把宇宙分開,正如一些人提出的,因為它有負溫度。

物質與反物質

通常情況下,當物質與其相反的反物質接觸時,他們會在突然爆發的能量中「湮滅」。幸運的是,我們生活在一個擁有大量物質和少量神秘反物質的宇宙里。

但奇怪的是,有些物質也可能是反物質。所謂的「馬約拉納費米子」是自己的反粒子,能夠在合適的條件下自我湮滅。長期以來,物理學家一直懷疑中微子可能屬於這一類,儘管證明這樣一種方式可以發現宇宙中最罕見的一些行為,即在100兆萬億年發生一次這樣的行為。

同時,我們在實驗室中還有一些類似的報告。當一個電子從超導體被撕開時,留下一個空穴,就像具有完全相同的質量的正電荷的粒子。如果是以正確的方式操作,它們可以像馬約拉納費米子一樣。


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