如何开发利用暗能量

编辑:木白

作品完成时间:2018-11-12

前段时间,一个想法在我脑海中悄然而生,于是我便迫不及待地记了下来。这个想法就是关于如何开发暗能量的,本文将对此进行描述。本文的所有推导均符合科学常识,不存在任何自造概念。

在大家生活的世界中,尽管大家无法察觉,但是不计其数的粒子在每时每刻地穿透大家的身体。他们似乎与大家的世界不存在丝毫相互作用。尽管他们是如此的狡猾,但是我还是发现了他们的踪迹。他们确实和大家相互作用。我是通过场源的加速运动发现了他们的伎俩的,并知道如何获取暗能量。

可以获取暗能量吗?

下面我先从电荷运动开始做讨论。

电荷匀速运动情况

如果两个同种电荷被连接在一起,然后匀速运动,那么电荷的受力情况是怎样的呢?

图 1

如图 1所示,P1和P2是同种电荷,当静止时,P1受到的力为F,方向垂直向上。如果P1和P2以速度v匀速运动,那么在一定时间t内运行到A'和B'位置。电场传播是需要时间的,此时,P1在A'位置受到电场力实际上是P2在B位置激发出来的电场E产生的。但是,因为P1存在一个速度v,在P1看来,仿佛电场是P2从B'位置激发出来的E',所以,P1受到的力为F'(减少了),方向仍然是垂直向上。

如果P1和P2之间的距离为L,运动速度为v,场传播速度为c,那么A和A'之间的距离d是固定的。也就是说,在时刻t1,P2激发的电场,必然在t2时刻打到P1。t1和t2之间的时间t是固定的,

。打到P1的电场的速度的水平分量必然等于v,如果不是v,那么就无法撞击P1。也就是说,P2发出的电场,只有其速度的水平分量为v的才能撞击到P1,其它方向的电场是无法与P1相遇的。因为P1有一个水平方向的运动,电场E作用到P1时势必减弱。因此,在P1看来,仿佛电场是P2从B'位置激发出来的E',电场强度变弱,这种匀速运动的情况,E'和E的强度关系符合洛伦兹变换。

异种电荷加速运动情况

如果两个异种电荷被连接在一起,然后做加速运动,那么电荷的受力情况是怎样的呢?

图 2

如图 2所示,P1和N2是异种电荷,当静止时,P1受到的力为F,方向垂直向下。如果P1和N2以加速度运动,那么在一定时间t内运行到A'和B'位置。B''是假设电荷以速度v3匀速运动的位置。电场传播是需要时间的,此时,P1在A'位置受到电场力实际上是N2在B位置激发出来的电场E产生的。P1存在加速度,在P1看来,仿佛电场是N2从B''位置激发出来的E',所以,P1受到的力为F'(减少了),方向朝右下方。

如果P1和N2之间的距离为L,初始运动速度为v1=0,加速度为a,场传播速度为c,那么A和A'之间的距离d是固定的。也就是说,在时刻t1,N2激发的电场,必然在t2时刻打到P1。t1和t2之间的时间t是固定的,

。打到P1的电场的速度的水平分量v3必然大于v1且小于v2,如果小于等于v1或大于v2,那么就无法撞击P1。也就是说,N2发出的电场,只有其速度的水平分量大于v1且小于v2才能撞击到P1,其它方向的电场是无法与P1相遇的。因为P1有一个水平方向的运动v2,电场E作用到P1时势必减弱。又因为电场E的水平速度小于v2,所以在P1看来,仿佛电场是N2从B''位置激发出来的E',且电场强度变弱。

有趣的事情发生了。如果对异种电荷P1和N2进行加速,那么电荷将在其运动的方向上多了一个额外的力。到底是谁对电荷做功呢?显然是电场对电荷做功了。那么电场又是什么?根据牛顿第三定律,即,物体的力和反作用力总是相等的,可以推断电场本身是一种暗物质,否则无法解析清楚谁对电荷做功,也无法解析电荷的反作用力给了谁。

同种电荷减速运动情况

如果两个同种电荷被连接在一起,然后做减速运动,那么电荷的受力情况是怎样的呢?

图 3

如图 3所示,P1和P2是同种电荷,当静止时,P1受到的力为F,方向垂直向上。如果P1和P2以减速度运动,那么在一定时间t内运行到A'和B'位置。B''是假设电荷以速度v3匀速运动的位置。电场传播是需要时间的,此时,P1在A'位置受到电场力实际上是P2在B位置激发出来的电场E产生的。P1存在减速度,在P1看来,仿佛电场是P2从B''位置激发出来的E',所以,P1受到的力为F'(减少了),方向朝右上方。

如果P1和P2之间的距离为L,减速后运动速度为v2=0,减速度为a,场传播速度为c,那么A和A'之间的距离d是固定的。也就是说,在时刻t1,P2激发的电场,必然在t2时刻打到P1。t1和t2之间的时间t是固定的,

。打到P1的电场的速度的水平分量v3必然大于v2且小于v1,如果小于等于v2或则大于v1,那么就无法撞击P1。也就是说,P2发出的电场,只有其速度的水平分量大于v2且小于v1才能撞击到P1,其它方向的电场是无法与P1相遇的。又因为电场E的水平速度大于v2,所以在P1看来,仿佛电场是P2从B''位置激发出来的E',且电场强度变弱。

同样,如果是同种电荷做减速运动,那么电荷P1和P2都存在一个向右的额外加速度。这个加速度同样是电场赋予的。因此,不管是同种电荷和还是异种电荷,都可以通过减速或者加速获得一个额外的做功,这个做功就是暗能量的获取。换句话说,可以通过对电荷进行加速或者减速来获取暗能量。

怎样获取暗能量?

下面开始谈论怎样才能有效地获取暗能量。

为了方便后续的描述,在这里先定义一些术语。

术语

观测者

在场中运动的物体。观测者的运动速度不同,观察到的场强不同,场对观测者的作用不同。

场切线速度

场传播速度的一个分量,这个分量的方向与观测者的运动方向相同,使用Vt表示。

场切线速度比

场切线速率与场传播速度速率之比,使用R表示。

相对切线场速

场切线速度减观测者速,使用Vr表示。

相对场切线速度比

场切线速率与场传播速度速率之比,使用Rr表示。

相对切线场强

观测者观测到的与其运动方向一致的场强,数值上

,其中,E为观测者不运动时观察到的场强,c为场的传播速度。

电荷加速运动定量分析

为了简化问题,现在假设两个异种电荷被连接在一起,速度从0开始做加速运动。

图 4

如图 4所示,电荷从速度0开始以速度a进行加速运动。当运行一段时间t秒,电场到达A',这时P1受到的电场力为F',方向朝右下方。假设电场的传播速度是c,那么可以近似推导F'的水平分量公式。

故,相对电场切线分量比等于:

公式1

如公式 1所示,因为加速度a不可能很大,L也不可能很大,所以Rr值很小,电场力F'的水平分量小的可怜。因此,想开发和利用暗能量相当困难。现在看能否积少成多。

圆周运动定量分析

现在先看看圆周运动情况如何。

把异种电荷P1和N2安装在一个圆盘上,圆盘顺时针旋转。

图5

如图 5所示,A和B处分别是异种电荷P1和N2,在一定时间t内运行到A’和B’。圆半径是r,AB的长度L,∠BOB’=∠AO’B’大小为θ,角速度ω,P1和N2的线速度为v。

现在推导电场在A’和B’的相对切线场强。

也就是说,如果两个电荷静止时相互间的库仑力是1牛顿,那么当转速达每秒100转时,每个电荷获得切线方向的额外的力为2微牛,总受力4微牛。

从以上推导可知,如果提高角速度ω,那么可以获得较大的切线分量;遗憾的是,物体转速是有极限的,不能无限增大,速度越高,摩擦越大,损耗越大。

另外,减低c值也是一个选择。使用高折射率晶体隔开电荷,从而降低c值,这依赖材料科学的发展。

第三个选择是加强电荷之间的相互作用力。

第四个选择是在圆盘上装满电荷对,通过积少成多的方法来获得较大的切线力。

下面讨论电荷之间是否存在相互削弱的情况,如果不存在,那么积少成多的方法是可行的。

同一面上电荷的相互作用

把异种电荷放在圆盘的同一面上,研究他们之间的相互作用。

图 6

如图 6所示,异种电荷分布在两个同心圆上,圆心为O,A和B位置分别是异种电荷P1和N2,C和D位置分别是异种电荷N1和P2,A、C位于大圆的弧上,C、D位于小圆的弧上,大圆半径为r1,小圆半径为r2,∠COA大小为θ。圆盘顺时针转动,角速度ω,经过特定时间t1,P1和N2运行到A’和B’,经过特定时间t2,N1和P2运行到C’和D’。图中,绿色线表示产生顺时针力矩的电场线,红色线表示产生逆时针力矩的电场线。

同一圆上,异种电荷之间的相互作用如何?

电荷N1在C位置激发电场,经过t1时间穿过A’,电荷P1在A位置激发电场,经过t2时间穿过C’。显然,在N1观察到A激发的电场速度大于P1观察到的N1激发的电场,因此N1受到P1的吸引力大于P1受到N1的吸引力。因此,圆盘增加了一个额外的顺时针力矩。

同理可以推导处P2受到N2的吸引力大于N2受到P2的吸引力。因此,圆盘增加了一个额外的顺时针力矩。

不同圆上,同种电荷之间的相互作用如何?

从图可以看出,N2对N1的作用是红线,即降低圆盘的转速,P2对P1的作用是绿线,即提高圆盘的转速。到底哪个作用大一点呢?

P2观察到P1电场的切线场强分量(逆时针分量)推导:

N2观察到N1电场的切线场强分量(顺时针分量)推导:

因为电场与距离平方成反比,故

N1在B’处激发的电场(顺时针)除以P1在D’处激发的电场(逆时针):

逆时针减去顺时针的分量比差:

因此,逆时针的分量大,P1对P2的作用大于N1对N2的作用。

同样可以推导,N2对N1的作用大于P2对P1的作用,逆时针的分量大。

同样,经过推导,发现P1对N2和N2的P1的作用都是顺时针作用,和为

同样,经过推导,发现N1对P2和P2对N1的作用都是顺时针作用,和为

经过以上推导可知,同一面上相邻两个同心圆上的电荷存在吸引也存在排斥,会增加顺时针力矩也会增加逆时针力矩,他们之间的作用相互抵消。在同一个圆上的异种电荷之间的相互作用会增加顺时针力矩。因此,在同一平面上,可以在不同的同心圆上交错地放置异种电荷,不会阻碍圆盘的转动,这样就可以实现积少成多。

如何实现?

以上推导都是使用电场来进行的,但是电场不好实现,磁场更好实现。下面展示一个理论上可以抽取暗能量的装置。


图 7

图 7是使用永久磁铁来获取暗能量的示意图。因为积少成多是可以的,所以在圆盘上交错地排列着磁铁,然后顺时针转动就可以获取到暗能量。根据推导可知,场强越强,获得额外力矩就越大。如果想获取更强的磁场,那么可以考虑电磁铁,不过要考虑损耗的电能多还是获取到的暗能量更多。

图8

图8是一个最简单的磁动机,由转动磁铁和固定磁铁构成。转动磁铁在A和C受到的磁场力是不相等的。转动磁铁是观察者,在A时,转动磁铁向着固定磁铁运动,因为他的运动方向迎着磁场的传播方向,所以他观察到的结果是磁场变强了,受到的吸引力增大,大小是:F* (1+v/c),其中,F是他在这个位置不动时受到的磁场力;在C时,转动磁铁远离固定磁铁,因为他的运动方向与磁场的传播方向相同,所以他观察到的结果是磁场变弱了,受到的吸引力变小,大小是:F* (1-v/c),其中,F是他在这个位置不动时受到的磁场力。在B时,他观察到一个横向的磁场,所以他受到一个横向的磁场力,大小是:F*v/c,其中,F是他在这个位置不动时受到的磁场力。从以上分析可知,v速度越快,额外受力就越大。我把这种效应叫做“观测效应”。

结束语

本文已经比较系统地先容了如何获取暗能量。由于场传播速度很快,导致获取暗能量比较困难,但是,至少理论上可以获取暗能量。是否能够顺利地获取暗能量离不开实验的不断改进。下一步,本人将探讨如何利用暗能量来实现无工质推进。

本文存在错误的地方,如果弄懂我写的《场子论》就会发现。

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