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  • 1 # 句理

    鐳射在音樂會上創造出多彩的燈光表演,被醫生用於外科手術,也用於科學實驗。

    鐳射以宇宙中最快的速度進行工作,同時在鐳射的輔助下,也“製造”了地球上最慢的最東西。

    鐳射將一束窄窄的直射光束聚焦在特定的點上,產生高溫,使其成為切割、燃燒、焊接的絕佳工具。鐳射束以光速傳播,是宇宙中最快的速度。

    那麼,鐳射是如何產生地球上最慢的東西的呢?

    首先,理解物體溫度和速度之間的關係很重要。物體越熱,它擁有的能量就越多,微觀分子移動的速度就越快。甚至那些看起來完全靜止的東西——比如一支筆或你的筆記本,從宏觀角度分析,由於受力平衡,根據牛頓運動定律,處於靜止狀態,但根本就不是靜止的,在微觀層面上,構成它們的粒子正在快速運動。

    這對於生物來說更是如此。讓我們以樹懶為例,這種憨態可掬的哺乳動物,常常倒掛在樹枝上數小時不移動,就算移動起來也動作遲緩,如果放大這種以速度慢著稱的動物身體的分子,你會看到它們就像蹦蹦跳跳的孩子。為什麼?這種生物大約70%的身體是由水組成,這些水分子以每小時數百千米的速度旋轉跳躍也不停歇。

    水分子振動

    在許多物理實驗室中,科學家使用高能鐳射來冷卻物體,這似乎令人驚訝,但世界就是如此神奇,萬物相生相剋。量子力學和牛頓力學統治著這個世界,一大一小,一快一慢,相輔相成。

    在微觀領域,粒子有時表現得像海洋中的波浪,有時會同時出現在兩個不同的地方。

    為了研究這種不尋常的行為,科學家用鐳射產生了寒冷的原子雲,這是地球上最冷的東西——我們稱之為玻色-愛因斯坦凝聚體。當你把一堆原子冷卻到幾乎絕對零度,即可能的最低溫度時,原子遵從量子力學,並以驚人的方式表現出來。

    對超冷原子雲的研究可能會為超導體等其他奇怪材料的工作方式提供線索,超導體比現有材料更好地傳輸電力,降低傳輸過程中的能耗,以至於有一天它們可能被用來建造超高速列車。

    1995年,研究人員將原子冷卻到比以往任何時候都低的溫度,創造了阿爾伯特·愛因斯坦所預言的新物質狀態。

    創造地球上最慢的東西

    那麼鐳射到底是如何冷卻原子雲的呢?在實驗室裡,科學家首先用鐳射照射一種叫做鐿的銀白色金屬的原子。這些原子被儲存在數釐米見方的腔室內,在鐳射束照射幾秒鐘後,它們會冷卻下來,減速,一起被困在腔室的中心。

    這是怎麼發生的?包括鐳射在內的所有光都是由光子組成的,光子是不斷運動的能量子。當我們將鐳射照射到腔室內時,原子會與光束中的光子流碰撞,在動量定理的“調節”下減速——就像你試圖在強風中快速奔跑時會發生的情況一樣。

    這些碰撞將原子雲的溫度降低到絕對零度以上百萬分之幾度,但這還不足以讓這些原子成為地球上最慢的東西。它需要最後一步使它變得稍微冷一點,我們稱這種技術為“蒸發冷卻”

    首先,捕獲所有的原子,透過給線圈通電產生磁場,創造一個可容納原子的看不見的勢阱:形狀像碗,原子在裡面運動。然後,透過降低透過電線的電流來降低碗狀力場的高度。那些速度較快,即溫度較高的原子由於在“碗口上沿”運動能夠從力場中逃離。

    隨著電流的不斷降低,碗狀立場的高度不斷降低,最終只有速度較慢的原子被留在其中,它們的溫度只有絕對零度以上千萬分之一度。在這個溫度下,原子幾乎完全靜止,世界上最慢的物體也由此產生。

  • 2 # KongZWang

    如果一個人坐在一張椅子上,視為靜止,這個人沒有與地面發生位置的移動關係,認為是靜止的,沒有運動速度的發生,速度為0,但在人身體中存在血液迴圈運動,身體內部運動不代表人的運動。開啟汽車車燈,在開啟的瞬間,光由車燈向前,比如很快固定照明100米,沒有繼續向前發生照明移動,就像一個人坐在椅子上,沒有與地面發生位置的移動,因此光速在成形時,速度為0,太陽照出的光,在我們出生前就已經成形,沒有繼續存在位置的移動,因此太陽光的光速也為0,即靜止的狀態,速度為0,太陽光內部運動,不能代表太陽光整體運動。

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