第338話:呼喚閃電的物理學家

更新於 發佈於 閱讀時間約 5 分鐘

­關於電磁波的謠言滿天飛,比如說「別在電車月台上用手機加閃光燈拍照,會引來電車線的高壓電而遭到電擊」或是「雷雨時用手機的話,手機電磁波會引導落雷打在你身上」。關於這些流言,已經有不少機構進行查核與澄清,不過謠言永遠跑得比澄清快,至今依然歷久不衰。

到底「光=電磁波」會不會引來雷擊呢?

說到雷擊當然就是「神‧艾涅爾」!(來源:One PieceⒸ/尾田榮一郎、集英社)

說到雷擊當然就是「神‧艾涅爾」!(來源:One PieceⒸ/尾田榮一郎、集英社)

最新的研究顯示,答案是「會」。科學家已經成功利用光(=電磁波)引導閃電落在指定地點。

咦?那不就證明了前面那些謠言是真的,打臉了各「事實查核」單位嗎?

先別急,謠言之所有能夠流傳,必定是有一部分是「真的」,或「看起來很像真的」。如果從頭到尾一看就是唬爛,那就不會有那麼多人信以為真並廣為流傳了,而是會拿來當作博君一笑的梗圖而已。像手機、電磁波這種跟科技有關的謠言,取信讀者的方式通常是:「定性」上看起來有可能,不過只要一作「定量」的分析,就會發現是無稽之談。

可惜的是,大部分的讀者一看到「要用物理原理來算數學了」就一陣頭大直接放棄治療,所以通常看到了「定性上可能」,就會覺得「寧可信其有」,這是科學相關謠言佔便宜的地方。所以要避免被騙,大家還是來學物理啦!(立刻又跑走一堆人)

回歸本題,這次的實驗是由瑞士日內瓦大學(Université de Genève)以及巴黎綜合理工學院(Ecole Polytechnique)等跨國機構學者組成的團隊,在瑞士東北部的Säntis山頂(標高2502公尺)所進行的實驗。

將高功率的雷射射向空中,會將空氣游離變成電漿,這些帶電粒子等於在絕緣的空氣中拉出一條會導電的迴廊,由於電流會走阻力最小的路徑,所以閃電就會被引導過來。

不過「用光引來雷擊」的話,落雷不是一發就會把射出光的實驗裝置給打爆了嗎?別擔心,實驗用的雷射光路徑會從一座高124公尺的電波塔旁邊略過,當落雷沿著雷射光打過來,掠過電波塔頂端時,就會被引導到電波塔頂端的避雷針,然後導入地下。

在實驗裝置的周邊數個地點,研究團隊設置了量測各波段電磁波的偵測器,以及高速攝影機。

實驗裝置,雷射從電波塔旁邊掠過(來源:arXiv.org)

實驗裝置,雷射從電波塔旁邊掠過(來源:arXiv.org)

在2021年七月到九月之間的實驗,Säntis電波塔一共遭到16次的雷擊,其中有四次是在雷射發動的時候發生。拍攝到的影像可以清楚看到閃電的路徑。

論文接下來(佔了最多篇幅)的部分,就是要利用各種量測資料與統計方法證明,這四次的雷擊,的確是由雷射引導下來的。這個並不容易,因為「高山上裝了避雷針的電波塔」被雷打中是家常便飯,必需要有足夠的證據才能說服其他科學家。

高速攝影拍到的雷擊影像,十分震撼!(來源:arXiv.org)

高速攝影拍到的雷擊影像,十分震撼!(來源:arXiv.org)

這個研究尚未經過審核正式發表,而是先發表在給大家「搶先看」的預印本資料庫「arXiv.org」上,發表日期是2022/07/08。

到這裡為止,如果這個研究成果正確無誤的話,我們的確可以用電磁波把閃電引導到預先設定的地方,這對於防災很有幫助。那到底手機的電磁波會不會引來雷擊呢?接下來就要做一點定量分析了,不要急著逃走喔!

所使用的雷射光波長是1030奈米的紅外線,每一發的能量是 720 mJ(0.72焦耳),持續時間是920飛秒(femtosecond,一飛秒 = 1000兆分之一秒),時間非常短,所以稱為「脈衝雷射」,每秒打 1000 發這種脈衝。

「功率」是每秒發射的能量,所以這個雷射光的功率是「720 mJ 除以 920 fs」會得到「7800億瓦」這個驚人的數字,大約相當於10億台微波爐同時打開的消耗功率。「銀河英雄傳說」中的伊謝爾倫要塞主砲「雷神之鎚」,功率是924兆瓦,所以只要集合1200套科學家做實驗的雷射,瞬間功率就可以達到雷神之鎚的等級。你看現代科學是不是還滿離譜的!離科幻的世界越來越近了!

實驗設備「迷你雷神之鎚」,實驗地點「迷你伊謝爾倫要塞」(來源:arXiv.org)

實驗設備「迷你雷神之鎚」,實驗地點「迷你伊謝爾倫要塞」(來源:arXiv.org)

由於1/1000是「mini」,所以我們可以把這次實驗的雷射稱為「迷你雷神之鎚」。

所以除非你的手機瞬間可以發出10億台微波爐的功率,或者是雷神之鎚1/1200之威力,並且集中一點射出,就可在沿線上將空氣分子的外層電子剝離變成電漿態,的確有可能害你被電擊啦,不過在這之前,該擔心的應該是「每次打電話都像是在用雷射槍打自己的頭」吧!

  • 超中二物理宅雜記
  • 話都給我說就好 其之338

arXiv 論文:https://arxiv.org/abs/2207.03769

留言
avatar-img
留言分享你的想法!
avatar-img
超中二物理宅的沙龍
159會員
149內容數
以中二魂介紹最新的科學與科技發展,幫你讀剛出爐的最新學術期刊論文,若宅味過重敬請原諒!
2023/01/03
原文發表於夏天,不過貼來 vocus 時已經變冬天了。不過冬天吃完火鍋來根冰棒也是很讚啦...「夏日求生手冊」來了!在這種熱死人的天氣下,大家要怎麼辦呢?「躲在家裡吹冷氣」會讓全球暖化火上加油,不然就來「吃冰」吧!
Thumbnail
2023/01/03
原文發表於夏天,不過貼來 vocus 時已經變冬天了。不過冬天吃完火鍋來根冰棒也是很讚啦...「夏日求生手冊」來了!在這種熱死人的天氣下,大家要怎麼辦呢?「躲在家裡吹冷氣」會讓全球暖化火上加油,不然就來「吃冰」吧!
Thumbnail
2022/11/23
大學生的福音!不用再費心解微積分、線性代數、微分方程的習題了!但這真的是「福音」嗎?AI 已經可以解出大學程度的數學問題,並且以人類聽得懂得方式講解。
Thumbnail
2022/11/23
大學生的福音!不用再費心解微積分、線性代數、微分方程的習題了!但這真的是「福音」嗎?AI 已經可以解出大學程度的數學問題,並且以人類聽得懂得方式講解。
Thumbnail
2022/11/22
­「遊戲中的暴力與色情元素,會不會對社會造成不良影響呢?」美國Stetson大學進行了一項研究,透過「統合分析」,整合了相關論文中的資料統計,探討遊戲中將女性角色塑造的「性化」,會不會提高玩家「性別歧視/厭女症」傾向,或是「對自己的身體不滿而降低對自身的肯定」。結論是「都不會」。
Thumbnail
2022/11/22
­「遊戲中的暴力與色情元素,會不會對社會造成不良影響呢?」美國Stetson大學進行了一項研究,透過「統合分析」,整合了相關論文中的資料統計,探討遊戲中將女性角色塑造的「性化」,會不會提高玩家「性別歧視/厭女症」傾向,或是「對自己的身體不滿而降低對自身的肯定」。結論是「都不會」。
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
「欸!這是在哪裡買的?求連結 🥺」 誰叫你太有品味,一發就讓大家跟著剁手手? 讓你回購再回購的生活好物,是時候該介紹出場了吧! 「開箱你的美好生活」現正召喚各路好物的開箱使者 🤩
Thumbnail
「欸!這是在哪裡買的?求連結 🥺」 誰叫你太有品味,一發就讓大家跟著剁手手? 讓你回購再回購的生活好物,是時候該介紹出場了吧! 「開箱你的美好生活」現正召喚各路好物的開箱使者 🤩
Thumbnail
介紹朋友新開的蝦皮選物店『10樓2選物店』,並分享方格子與蝦皮合作的分潤計畫,註冊流程簡單,0成本、無綁約,推薦給想增加收入的讀者。
Thumbnail
介紹朋友新開的蝦皮選物店『10樓2選物店』,並分享方格子與蝦皮合作的分潤計畫,註冊流程簡單,0成本、無綁約,推薦給想增加收入的讀者。
Thumbnail
本文深入探討了光的物理學,特別是光電效應與波粒二象性之間的關係。透過分析謝育哲的文章《光之物語——光的身世之謎》,讀者能更好地理解光在物理學中的重要性及其背後的歷史與實驗過程。文章對於近代物理的理解過程以及學術界的發展也提供了簡要的評價,並引發了對波粒二象性概念的深入思考。
Thumbnail
本文深入探討了光的物理學,特別是光電效應與波粒二象性之間的關係。透過分析謝育哲的文章《光之物語——光的身世之謎》,讀者能更好地理解光在物理學中的重要性及其背後的歷史與實驗過程。文章對於近代物理的理解過程以及學術界的發展也提供了簡要的評價,並引發了對波粒二象性概念的深入思考。
Thumbnail
這篇要來分享關於「頻率」這件事,談到頻率,不免就要順便談談「吸引力法則」,現在訪間已經有多書籍、影片都有詳細描述吸引力法則的運行方式。它並不是什麼怪力亂神也不是什麼偽科學,實則吸引力法則是個再科學不過的量子力學,同頻相吸的概念而已。
Thumbnail
這篇要來分享關於「頻率」這件事,談到頻率,不免就要順便談談「吸引力法則」,現在訪間已經有多書籍、影片都有詳細描述吸引力法則的運行方式。它並不是什麼怪力亂神也不是什麼偽科學,實則吸引力法則是個再科學不過的量子力學,同頻相吸的概念而已。
Thumbnail
極光常常出現於緯度靠近地磁極地區上空。極光產生的條件需要有三個:大氣、磁場、高能帶電粒子。 現代物理學對極光產生原理是這樣描述的:地球上的極光是由於來自磁層和太陽風的帶電高能粒子被地磁場導引帶進地球大氣層,並與高層大氣中的原子碰撞造成的發光現象。
Thumbnail
極光常常出現於緯度靠近地磁極地區上空。極光產生的條件需要有三個:大氣、磁場、高能帶電粒子。 現代物理學對極光產生原理是這樣描述的:地球上的極光是由於來自磁層和太陽風的帶電高能粒子被地磁場導引帶進地球大氣層,並與高層大氣中的原子碰撞造成的發光現象。
Thumbnail
星星在天上一閃一閃地發亮著,天文學家們透過物理學知識的累積,從19世紀開始分析這些光線想告訴我們的事情。不過,很快地大家發現我們過去的觀測只不過是瞎子摸象,眼前所見的宇宙並不是全部。科學家找到老天爺為地上的人們開啟的另一扇窗口,一切要從90年前的發現談起。
Thumbnail
星星在天上一閃一閃地發亮著,天文學家們透過物理學知識的累積,從19世紀開始分析這些光線想告訴我們的事情。不過,很快地大家發現我們過去的觀測只不過是瞎子摸象,眼前所見的宇宙並不是全部。科學家找到老天爺為地上的人們開啟的另一扇窗口,一切要從90年前的發現談起。
Thumbnail
“如果你想找到宇宙的秘密,就從能量、頻率和振動的角度來思考吧。” - 尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla) 在這個世界上很重要的東西往往是看不見也摸不著的,好比說,電磁場、電磁波、地球磁場,甚至人的靈性與神等等。而此處想去述說的主題PEMF,即是脈衝電磁場(Pulsed Electro Mag
Thumbnail
“如果你想找到宇宙的秘密,就從能量、頻率和振動的角度來思考吧。” - 尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla) 在這個世界上很重要的東西往往是看不見也摸不著的,好比說,電磁場、電磁波、地球磁場,甚至人的靈性與神等等。而此處想去述說的主題PEMF,即是脈衝電磁場(Pulsed Electro Mag
Thumbnail
磁力是一種基本的自然現象,它在我們的日常生活中扮演著重要角色,同時也廣泛應用於工業、科學和技術等領域。本文將介紹磁力的基本原理、應用和發展,以及其在人類生活和科學研究中的重要性。
Thumbnail
磁力是一種基本的自然現象,它在我們的日常生活中扮演著重要角色,同時也廣泛應用於工業、科學和技術等領域。本文將介紹磁力的基本原理、應用和發展,以及其在人類生活和科學研究中的重要性。
Thumbnail
●天線 天線是作無線電波的發射或接收用的一種金屬裝置(如杆、線或線的排列) 在無線電設備中用來發射或接收電磁波的部件。 無線電通信、廣播、電視、雷達、導航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統,凡是利用電磁波來傳遞資訊的,都依靠天線來進行工作。 ●電磁波頻段 3.各國軍用頻段比較 ●雷達原理及功能
Thumbnail
●天線 天線是作無線電波的發射或接收用的一種金屬裝置(如杆、線或線的排列) 在無線電設備中用來發射或接收電磁波的部件。 無線電通信、廣播、電視、雷達、導航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統,凡是利用電磁波來傳遞資訊的,都依靠天線來進行工作。 ●電磁波頻段 3.各國軍用頻段比較 ●雷達原理及功能
Thumbnail
■通話原理 : 依靠電磁波完成通話(圖像亦同) 1.地球空氣中存在著無數的電磁波(=語音+載波),其速度等同於光速 2.若將電磁波的頻率區隔,則可分成不同的頻段(Channel) 3.人類發現電磁波可以快速(光速)傳播聲音的方法: 即是發明一種人造電磁波=語音+載波,然後用 然後分離取出語音信號
Thumbnail
■通話原理 : 依靠電磁波完成通話(圖像亦同) 1.地球空氣中存在著無數的電磁波(=語音+載波),其速度等同於光速 2.若將電磁波的頻率區隔,則可分成不同的頻段(Channel) 3.人類發現電磁波可以快速(光速)傳播聲音的方法: 即是發明一種人造電磁波=語音+載波,然後用 然後分離取出語音信號
Thumbnail
實驗室中製造出了超微小中子星!!! 有多小?四個中子...(有不實廣告之嫌,不過人家慕尼黑科技大學的新聞稿就是寫「a miniature neutron star」啊我也沒辦法)
Thumbnail
實驗室中製造出了超微小中子星!!! 有多小?四個中子...(有不實廣告之嫌,不過人家慕尼黑科技大學的新聞稿就是寫「a miniature neutron star」啊我也沒辦法)
Thumbnail
兆赫波可以穿透紙張、衣服與牆壁,因此很有潛力應用於空氣污染減測、安檢設備及醫療攝影系統。它還可以乘載大量的資料,可用於通訊傳輸。5G技術所採用的是毫米波,而下一個更高頻的波段就是兆赫波。但是這項技術的發展卻受限於其昂貴且笨重的設備。近期開發出的「奈米電漿超快開關」,帶來了曙光,或許可以改善這個狀況。
Thumbnail
兆赫波可以穿透紙張、衣服與牆壁,因此很有潛力應用於空氣污染減測、安檢設備及醫療攝影系統。它還可以乘載大量的資料,可用於通訊傳輸。5G技術所採用的是毫米波,而下一個更高頻的波段就是兆赫波。但是這項技術的發展卻受限於其昂貴且笨重的設備。近期開發出的「奈米電漿超快開關」,帶來了曙光,或許可以改善這個狀況。
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News