摩擦三兄弟,详解紫外辐射缺失之谜

2019-11-01 10:59栏目:数理科学
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有“吃”声音的东西吗? 找一只滴嗒作响的小闹钟,用棉被把它包上,怎么样?它的响声被“吃”掉了吧? 玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、棉絮、加气混凝土、吸声砖……都是吸声材料。这些材料不是十分松软,就是带有小孔。声波传播到吸声材料上,就会引起小孔隙里空气和细小纤维的振动,由于摩擦等阻碍,声能被转化成了热能,声音就这样被“吃”掉了。 如果用吸声材料装饰在房间的内表面上,或在室内悬挂一些吸声体,房间里的噪声会得到一定程度的降低。这种方法就叫吸声。 打个比方说,如果在屋子的四周挂上黑布,在同样的电灯光下,室内光线就显得暗了。要是四面都是镜子,屋里就会觉得很亮。这是因为,黑布把照在它上面的光线吸收了,只靠电灯的直射光照明;明镜能把照在它上面的光反射回来,加强了室内的光线。 声波的情况也是这样。用吸声材料包围起来,机器的噪声传到四周就被“吃”掉,很少有反射,噪声也就降低了。 利用吸声材料还可以制造消声器。 消声器可以“吃”掉讨厌的气流噪声,它是一种阻止声音传播而又允许气流通过的装置。汽车尾部吐烟的地方,就有个粗管子式的消声器。 找一把哨子,再卷个纸筒,纸筒里放些泡沫塑料,把哨子放在里边。吹哨子吧!你会听到,哨子的声音变小了,气流仍可通过。用竖笛做这个实验,效果更好。 这就是一种最简单、最基本的消声器,叫管式阻性消声器。声波进入消声器之后,吸声材料就把声能转化成为热能了。 消声器的种类很多,还有抗性的、共振式的等等,在各种空气动力机器中起着消声作用。我国科学家近年来发明了微穿孔板消声器和小孔消声器,不仅消声效果好,而且不怕油,不怕水。

对遥远宇宙的观测表明,紫外源的数量以及星系际气体的电离速率吻合得近乎完美。但是由卡耐基天文台的尤纳?科尔迈尔(Juna Kollmeier)及其同事进行的一项研究表明,在邻近宇宙中,结果要古怪得多。

摩擦三兄弟就是指静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦,它们都是摩擦家族的成员。 说起摩擦,大家一定不陌生,因为摩擦是我们生活中司空见惯的现象,我们每时每刻都在和摩擦打交道。我们走路、吃饭、洗衣服依靠摩擦;各种车辆的行使依靠摩擦,机器运转离不开摩擦;就是建造房子也离不开摩擦。 假如没有了摩擦,世界将会变成什么样?真是不可想象。可以说,摩擦是我们人类离不开的好朋友。但是在很多场合,摩擦三兄弟扮演着“不受欢迎”的角色。 在现代汽车中,20%的功率要用来克服摩擦;飞机上的活塞式发动机因摩擦损耗的功率要占10%,就是最先进的涡轮喷气发动机也要为克服摩擦损耗2%的功率。世界上有数以万计的汽车、数以万架的飞机,这样每年要有多少材料被白白浪费掉,真是可惜。 但更为严重的是,摩擦还会造成机器零部件的磨损。据报道,英国在这方面损失每年要超过20亿美元。摩擦除了导致磨损之外,还会使航空和航天器过度发热,这更是现代科技遇到的又一难题。 当飞机着陆的时候,闸阀和闸轮会摩擦产生红热现象,这样的高温使机闸材料变软、变质,一幅价格昂贵的闸瓦和闸轮,往往只使用了几次就报废了。 当宇宙飞船返回地面的时候,由于高速船体与空气之间的摩擦,会使整个船体成为一个通红的火球,为了保护飞船里的宇航员和各种仪器设备,人们不得不付出昂贵的代价,用耐高温的特种合金制造船体,并且还在外面加装了耐高温材料。 为了能驾驭摩擦,让摩擦三兄弟为人类更好地服务,人们一直进行着艰苦的研究和探索。早在15世纪,达·芬奇就开始了对摩擦的研究。到17、18世纪,法国形成了一股摩擦研究热,库仑根据达·芬奇的想法完成了摩擦起因的凹凸说。到了18世纪上半叶,有人又创立了分子说。进入20世纪后又出现了粘合说。 可以说有关摩擦起因的争论还在进行着,凹凸说、分子说和粘合说都持之有理,言之有据,究竟怎样圆满地解释摩擦的起因,还一直是一个很活跃的研究课题。

一个更加激动人心的可能性是,邻近宇宙的紫外背景是由尚未被发现的光子源占据主导的。也许最为激进的解决方案是,星系晕中的暗物质衰变过程产生了缺失的紫外辐射。科尔迈尔的小组估计,如果情况确实如此,那么在整个宇宙的历史中,只有极少的暗物质发生了衰变。但是这一解释会彻底改变我们对暗物质特性的认识。

来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的尼尔·卡茨(Neal Katz)在卡耐基学会的新闻稿中称:“你要知道,当你开始讨论暗物质衰变的时候,这就是危机了!”

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