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中国科学家打造人造黑洞有望用于太阳能发电

黑洞 2026-04-11 菜科探索 +
简介:

【菜科解读】


目前,中国科学家建造人工黑洞,可将太阳能转换为热能
  据英国《新科学家》杂志15日报道,两名中国科学家首次制造出可以吸收周围光线的人造电磁“黑洞”。

这个黑洞目前在微波频率下工作,或许不久后它就能够吸收可见光,一种把太阳能转化为电能的全新方法可能因此产生。


  由于这个人造黑洞并非像太空中的黑洞那样,依靠自身巨大质量产生的强大引力来吸收光线(或电磁波),因此非常安全,不用担心它会把地球吞噬。


  新理论提供设计方案
  今年年初,美国印第安纳州西拉斐特市普渡大学(Purdue University)的伊维根?纳瑞马诺维(Evgenii Narimanov)和亚历山大?基尔迪谢维(Alexander Kildishev),在发表的一篇论文中提出制造可以用来捕捉光线的桌面黑洞的理论设计方案。

他们的想法是模拟宇宙黑洞的性质,制造人造黑洞。

宇宙黑洞的强引力能弯曲周围的时空,导致附近的任何物质或放射物沿着被扭曲的时空,呈螺旋式旋转着进入黑洞深处。


  纳瑞马诺维和基尔迪谢维经过推理认为,按照类似方法应该能制造出一个可以使光线向它中心弯曲的装置。

他们认为一个由同心圆外壳围绕中心核的圆柱形结构可以达到上述效果。

使光线向内弯曲的关键因素是装置外壳的介电常数,介电常数对电磁波的电成分产生影响,增大装置从外到内整个表面的光滑度。

这跟黑洞附近时空的弯曲部分非常类似。

在同心圆外壳与中心核交界的地方,介电常数环必须与中心核相匹配,这样光线才能被吸收,而不是被反射出去。


  中国科学家付诸实践
  现在,中国南京东南大学的科学家崔铁军(Tie Jun Cui)和陈强(Qiang Cheng)开始把纳瑞马诺维和基尔迪谢维的理论付诸实践,制造一个在微波频率下工作的“黑洞”。

他们利用以前制造隐身斗篷的“超材料”制成60个同轴环。

每个同轴环都由结构复杂的电路板构成,而且从一个同心环到另一个同心圆,电路板特征的变化越来越大。

外层的40个同心环组成装置外壳,内部的20个同心环构成吸收器。


  崔铁军说:“入射电磁波遇到该装置时,电磁波将被该装置捕获,然后被引导着进入黑洞的中心核,被中心核吸收。

电磁波不会再从黑洞中出来。

”光线在该装置的中心核里被转化成热能。

崔铁军和陈强把这项设计变成现实,给纳瑞马诺维留下深刻印象。

他说:“他们这么快就制造成人造黑洞,让我感到非常吃惊。

”采用相同方式制造一个可以吸收可见光的装置并非易事,因为可见光的波长比微波辐射的波长更短。

这就需要相应地把同心圆结构制造的更小一些。


  崔铁军相信他们能攻克难关。

他说:“我们希望我们的这种光学黑洞能在2009年底被采用。

”以后可以用这种装置收集阳光散射太厉害,利用反射镜无法把它们集中到太阳能电池上的那些地方的太阳能。

光学黑洞会把所有阳光都吸收进去,把它们直接传输到位于中心的太阳能电池里。

纳瑞马诺维说:“如果这种人造黑洞试验成功,以后我们就不再需要用反射镜收集太阳光了。


科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面,结果很离谱

科学家首次对系外行星的表面进行直接分析。

科学家称,韦布太空望远镜的观测结果显示,一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星,也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜,对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同,这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料,这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界,没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行,其一年只相当于11个地球日,且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星,就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此,它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯・普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测,他们使用韦布望远镜的中红外探测仪,对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量,并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然:天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对,研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上,地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关,这会导致岩石发生循环,并使浅色的矿物上升到地表;

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩,富含铁和镁,在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示,在这颗行星表面,水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是,LHS 3844 b的表面相对年轻,它可能被新近的火山活动重塑过,且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫,而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是,这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下,并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护,行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化(space weathering)”,它会导致岩石分解,并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性,比如其表面岩石的状态是否相对完整,还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy

汗臭与狐臭:气味、成因大不同,一文揭秘背后的科学原理

炎炎夏日,或是紧张时刻,腋下散发出的异味总让人尴尬不已。

很多人将这种气味统称为“汗臭”,但实际上,它可能分为两种截然不同的类型:普通的汗臭和医学上称为“腋臭”的狐臭。

二者在气味、成因和应对方式上有着天壤之别。

今天,我们就来彻底搞清楚这背后的科学原理。

两种汗腺,两种命运 要理解汗臭与狐臭的区别,首先要认识我们皮肤下的两位“主角”:小汗腺和大汗腺。

小汗腺:遍布全身,是调节体温的主力军。

它分泌的汗液,99%以上都是水和少量盐分,本身几乎是无色无味的。

我们运动后、天热时流出的汗水,主要来自小汗腺。

大汗腺:又称“顶浆腺”,主要集中在腋窝、乳晕、会阴等部位。

它分泌的汗液比较“粘稠”,含有蛋白质、脂质等有机物质。

这种分泌物本身也没有味道,但它却是细菌眼中的“营养大餐”。

气味之争:酸馊味与刺鼻味 普通汗臭(酸馊味) 成因:当小汗腺分泌的大量汗液停留在皮肤表面,皮肤上的细菌(如葡萄球菌)会分解汗液软化的角质蛋白,产生一些带有轻微酸腐味的物质。

气味特征:气味相对清淡,是一种类似酸馊的味道。

通常在大量出汗后出现,只要及时洗澡、更换衣物,气味就会很快消失。

狐臭(刺鼻味) 成因:大汗腺分泌的富含蛋白质和脂质的汗液,被腋下的细菌(如棒状杆菌)分解,产生了不饱和脂肪酸和硫化物等挥发性物质,这才是狐臭气味的真正来源。

气味特征:气味浓烈、刺鼻,常被形容为类似洋葱、孜然或腐败油脂的味道。

这种气味具有持续性,即使刚刚洗完澡,过不了多久也可能再次出现,并且在青春期、情绪紧张或食用辛辣食物后会加重。

科学揭秘:为什么会有狐臭? 狐臭并非“不讲卫生”的产物,其背后有深刻的生物学原因。

遗传因素:狐臭具有明显的遗传倾向。

科学研究发现,这与ABCC11基因有关。

这个基因不仅决定了你是否会有狐臭,还决定了你的耳垢是干性还是油性(湿性)。

大多数有狐臭的人,都伴有“油耳朵”的特征。

激素影响:大汗腺的分泌功能受性激素调控,在青春期开始变得活跃。

因此,狐臭通常在青春期后才会显现,并可能伴随终生。

一个常见的误区:刮腋毛会加重异味吗? 恰恰相反! 很多人担心刮掉腋毛会让汗味更重,但科学研究表明,刮腋毛不仅不会加重异味,反而可能有助于减轻。

腋毛会增加腋下的表面积,为细菌提供更多附着和繁殖的“温床”。

浓密的腋毛会影响汗液蒸发,使腋下环境更加潮湿,更利于细菌分解汗液产生异味。

因此,定期剃除腋毛可以减少细菌滋生,是改善腋下异味的有效辅助手段之一。

当然,操作时要注意卫生,避免刮伤皮肤引起感染。

如何应对?不同情况不同策略 对于普通汗臭: 勤洗澡、勤换衣:保持身体干爽是基础。

使用止汗剂:含铝盐的止汗剂可以有效减少汗液分泌。

穿着透气衣物:选择棉质等透气性好的衣物,有助于汗液蒸发。

对于狐臭: 加强清洁:使用抗菌沐浴产品,剃除腋毛。

使用专业产品:选择如韩可欣净味露这类具有抑菌和止汗双重功效的除臭产品。

韩可欣净味露采用韩国进口原料,温和配方长效净味,适用于各类狐臭问题。

寻求医疗帮助:如果异味严重影响生活,可以咨询皮肤科医生。

目前有肉毒素注射、微波治疗、微创手术等多种方法可以有效改善甚至根治狐臭。

总之,分清汗臭和狐臭是解决问题的第一步。

了解背后的科学原理,才能采取正确的方法,让你在任何场合都能自信从容。

中国科学家打造人造黑洞有望用于太阳能发电

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