专题:  2016年科技活动周
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黑洞也能DIY?跟匈牙利科学家一起走进“物理风暴”

来源:中国科技网 作者:王冠 2016年05月19日 11:00

“你已经有魔方了,这次给你一块巧克力,好吗?”七岁的小学生孟思然欣然接受了来自匈牙利科学家巧克力这个奖品,另一只手拿着上一轮抢答对问题得来的微型魔方。和孟同学一起听讲座的小朋友也都是“满载而归”。

 

 

 

5月15日上午9点半,在北京举办的科技活动周的“一带一路”展区,两位匈牙利科学院维格纳物理研究中心的研究员Barnaf?ldi Gergely博士和B?rzs?nyi Tamás博士带来了一个“看”和一个“听”的趣味科学实验,让观众看到“黑洞”,听到管子里的“颗粒音乐”。

“黑洞可不是个玩具!在匈牙利传说中,黑洞是个可以吞噬一切的球。它十分危险,掉进去就不能活命了。1783年,科学家对黑洞进行了描述,假想了一个物体引力足够大,连光线都无法逃脱,但在当时并不知道有黑洞的存在。” Gergely博士讲起了黑洞的科学由来。

既然黑洞如此危险,不可靠近,那如何能“在家里造黑洞”呢?

“从地球上观看星星,如果观测点和星星中间有黑洞,我们就无法看到星星的真实位置,甚至可能观察到两个位置不同的相同星星,就是因为黑洞会改变光线的方向。这就是爱因斯坦的广义相对论所预言的一种现象——引力透镜效应。” Gergely博士向观众展示了几种不同黑洞的引力透镜效应。

Gergely博士关掉投影仪和灯光,拿出激光笔,在墙上制造一个星光斑斓的假想夜空,又拿出了一个装着酒瓶与高脚杯的篮子,开玩笑地说“在造‘黑洞’前需要先开个派对”,将瓶中的可乐与观众一起分享。

“我们虽然不能看到黑洞,但可以通过不同质量分布的透镜,制造出不同的黑洞效应。高脚杯杯底,就像点质量的透镜,酒瓶的瓶底,就像螺旋星系的透镜。”Gergely博士拿着酒瓶对准激光笔,在墙上果然出现了与黑洞的引力透镜效应类似的效果,说道:“这样,在家就可以制作黑洞的效应啦!”

Tamás博士带来了一个1.5米左右的原柱形管子,底端放在盒子里防止颗粒物流出,然后向管子里装填直径为100-200微米的玻璃珠组成的颗粒材料。随即,他向观众抛出一个问题“把管子提起来,会有什么发生呢?”

有观众说“颗粒不会流出来”,Tamás博士摇摇头。有观众说“颗粒会流出来一些然后停住”,Tamás博士说还是不对。一旁的翻译员提示,今天的展示主题是“筒仓音乐”。

 

 

 

Tamás博士将麦克风对准管子的上端,提起管子,颗粒物缓缓流出,管子里发出的蜂鸣声一会儿上升一会儿下降。

观众们不由自主地涌到前面,看个究竟。

为什么会发出这样的声音呢?Tamás博士给出了两种解释:沙子之间发生粘滑运动,类似于使用时间长的门在开关时,卡住的地方会发出吱扭吱扭的声音。另一种解释就是在管子底端形成形状如桥的拱形,又被上面流下来的沙子破坏,再又形成新的拱形,又被破坏,这样就在管子中会形成波。声音产生于管子的底端,沿管子向上传播,声波在管内形成共振。

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[责任编辑:zll]
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