引流而動:引力和電磁力之間的相似性可以被利用嗎?

電力變壓器可以有一個引力 аналог 嗎?

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如果一個成功的科學理論的標誌是你從中獲得的比你投入的更多,那麼最成功的理論一定是愛因斯坦的廣義相對論。從一些簡單的原則和樸素的思想實驗出發,例如如果你被困在墜落的電梯裡會發生什麼,廣義相對論預測了我們所知道的關於引力的一切,以及我們從未懷疑過的許多事情。在最新的例子中,東北大學的約翰·斯溫提出,可能有可能建造一種引力變壓器,像電力變壓器傳輸電能一樣傳輸動能。

這個想法是基於廣義相對論方程與電和磁方程之間驚人的相似性。使蘋果落地的引力類似於電場,質量扮演著電荷的角色。正如電荷的運動產生磁場一樣,質量的運動也會產生“引力磁”場。例如,地球的自轉會拉動衛星,這種效應被稱為框架拖曳。

穩定的質量流類似於直流電;不穩定的流類似於交流電。如果你並排放置兩條傳輸交流電的電線,其中一條電線中的電流會產生振盪磁場,而振盪磁場反過來又會在另一條電線中產生或“感應”電流,從而傳輸電力——瞧,一個變壓器。那麼為什麼質量流不能以同樣的方式工作呢?引力磁力可以將能量從一個流傳遞到附近的另一個流。


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物理學家和未來學家羅伯特·L·福沃德在 1961 年的一篇論文中隨意提到了這種可能性,斯溫提出,這個過程自然發生在例如黑洞形成期間。科學家甚至可能在實驗室中實現它。“在許多情況下,人們會期望出現這些類似變壓器的效應,”斯溫說。

然而,任何時候有人談論在實驗室中操縱引力,都會讓一些物理學家感到震驚。即使是最受尊敬的研究人員提出的主張也失敗了[參見喬治·穆瑟的“鍊金術士的石頭”;新聞掃描,《大眾科學》,2002 年 6 月]。相對論專家認為斯溫的想法模糊不清,可能無法觀察到。“我注意到斯溫從未給出實際數字來計算任何東西的大小,”聖路易斯華盛頓大學的克利福德·M·威爾說。

義大利博爾扎諾大學的喬瓦尼·莫達內塞補充說,引力和電磁力之間的類比只是近似的。理論家尚未證明引力磁力可以感應電流;如果有什麼的話,他懷疑它不能。但令人矚目的是,一個有著百年曆史的理論仍然是如此激烈辯論的話題。

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