PDF《Q：两块磁铁上下放置,上面的那块磁铁理论上有一》

814 ・45卷(2016 年)

12 期 透镜.电子在电磁场中运动时会受到洛伦兹力,通过 合理的设计电磁场分布改变电子的运动轨迹,就可以 达到透镜的效果啦!这点在电子显微镜中就有应用. Q:如果光围绕我们或地球转圈会怎样? A:光速的值大约为3*108 m/s,根据狭义相对论,自 然界中物体运动或能量传播的速度都不能超过光速. 如果光绕地球运动,此时的地球会如同一个黑洞,任 何的信息都无法传播出去.当然在质量如此巨大的地 球上生存:表面地心引力将异常巨大,潮汐力强,人 体会被撕裂. 《三体》中,人类制定了"黑域计划" : 通过降低光速,使光围绕地球旋转,把地球附近的空 间变成一个黑洞来求得安全.按照经典力学的粗略估 计,光速大约只能是8 km/s,在北京给上海打电话,一 句话得3分钟才能接到.目前民用飞机速度约300 m/s, 人的肉眼依旧难以观察到一些物理课本上非常奇幻的 高速运动下的相对论效应. Q:处于静电场中的导体达到静电平衡状态,导体 内部场强为 0.这是感应电荷产生的电场与外加电场 叠加的结果.但是如果将一个很小的导体,比如只 有几百纳米,放置在一个强电场中,会不会发生感应 电荷量不足够多,导体无法达到静电平衡状态这种 情况? A:这种情况是不会发生的,利用经典电动力学,我 们可以算出在外电场下导体球的表面电荷密度是正比 于电场强度的.这样我们就可以算出极限电场,即导 体球中的所有自由电荷移到一端时的电场时的外电场 强度.这个电场强度是正比于导体球的半径的,对于 半径为

10 nm 的铜导体球,这个强度大约是

1013 数量 级,而原子内部的电场才1011 数量级,也就说此时原子 将不复存在,所以这样的极限电场是会瓦解导体的. 另外,人类也无法达到如此大的电场.闪电内电场强 度才

104 数量级,X 射线管内电场可达到

106 数量级, 但这都远小于我们计算出的电场强度.总结一些,我 们能制造的电场强度不会大到使导体不会达到静电平 衡的情况,即使达到了,足够大的电场也会在那之前 先将导体"撕裂" . Q:衣服湿水之后颜色为何会变深? A:衣服的颜色一般是由于反射或者散射特定颜色光 线并吸收其他颜色形成的(黑色是全色吸收,白色是全 色散射).衣物对于光的散射有两个成因(或者成分): 首先是由于表面纤维或者表面细小起伏造成的,这部 分可以近似认为对各种颜色都一样比例散射(严格的来 讲,蓝光散射比红光强,但是相对于颜料作用来对 比,这部分可以近似认为是常数);

然后是由于颜料的 作用,这部分可以近似认为指定颜色(例如红色衣服的 红色)全散射,其他颜色全吸收.当衣服干燥时,表面 纤维或者表面粗糙造成的散射效应较强,所以除了颜 料的指定颜色外,其他颜色也有部分被散射出来,所 以衣物看上去颜色淡;

当衣服被打湿以后,表面纤维 或者表面的细小起伏被水抚平或者被水填充,从而使 得衣物表面更平整,因此由于表面纤维和小起伏造成 的散射大大降低,最终使得除了颜料的功效更突出, 其他颜色被散射的非常少,所以衣物看上去颜色更深. Q:ASA 提出的 emdrive 无工质驱动是否可行,其原 理为何? A:最近 emdrive 被炒得很火,据该项目研究团队 称,它是靠微波在空心导体圆台内多次反射产生推 力,这和光压有关.但一个很明显的事实是,如果这 个东西确实工作的话,那么它违反人类已知的动量守 恒定律,这就好比让你左脚踩着右脚一发力就腾空而 起,还可以照此方法越飞越高.所以现在有很多科学 家出来各种解释,不过任何一种解释都是要牺牲一定 的现有物理理论框架.对于emdrive的结局,我们还要 拭目以待,真理需要时间来检验. 最后给出几个链接,感兴趣的可以自己查阅相关 资料:1.Emdirive 官方网站:www.emdrive.com,里面 可以下载到它的理论文献;