中国科学家制“人造黑洞”引发争议

黑体”通过数据模拟显示其可以达到高效率的光吸收。“我们指和黑洞类似的效果但并非同样的现象。”两位作者在接受本报记者采访时提到。在论文中他们写道从量子动力学到光学应用在现代科学和工程学上“黑体”辐射的概念提供了很大的帮助。然而始终没有哪种物质能够对所有波长、所有角度的光实现100%的吸收。在引力场黑洞中巨大的质量令时空扭曲光和其他物质沿着扭曲的时空旋转着进入黑洞深处。这两位科学家借用了引力场黑洞令光扭曲的原理做了一个光学类比。他们设想出一个新颖的光吸收设计令光在理论层面上能在人工装置中扭曲并进入中心。他们计算出可以通过超材料设计出一个圆柱形结构其中心核被同心圆外壳包围而使光线向内弯曲的关键因素是装置外壳的介电常数。

介电常数是表示绝缘能力特性的一个系数会影响电磁波的电成分如果相关设计能让材料的介电常数逐步变化就可以使光线从外层向中心核逐步扭曲进入。通过计算他们得到了一种可对任何方向、波长的光吸收达100%的途径。这篇论文发表4个月不到东南大学的研究人员就实现了这一设计的第一步“对于此前的理论工作我们提供了第一例在微波频率中的电磁场黑洞的实验展示。”他们在论文中写道。abcd入射角度不同的微波都能被这个“人造黑洞”装置吸收掉。ac是理论模拟计算bd是实际测量的结果两者吻合得很好。3 材料特性“隐身”材料再发威要实现这一设计关键是要设计出介电常数能随径向的变化而变化的特殊材料。东南大学的研究人员用目前材料科学界最火的“超材料”来进行实验。

“超材料由很多亚波长金属单元做周期性排列构成和化学合成的材料有很大的不同因此也称为人工电磁材料。”目前超材料在很多新型领域发挥作用。程强说他们的实验设计中采纳了能发生渐变折射的超材料。它在很多新型的概念设计如“隐身衣”中也有应用。程强表示在普度的教授发表论文之前他们已经在进行类似研究了。今年年初崔铁军曾与美国杜克大学的教授合作在《科学》上刊文。他们利用超材料在微波段研制成功圆柱形的“隐身衣”并对其进行改进可以在宽频带内产生效果。将这件“隐身衣”披在地面某个目标上也可令目标“消失”。这次他们在普度研究的基础上以结构复杂的电路板做支撑单元用超材料设计出60层同轴环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。电磁波照射到该装置后被引导着进入中心核不再出来。如果装置能够吸收可见光的话将是一片黑漆漆的。不过目前他们只在微波层面实现了这一目的。4 引发争议微波不等于光对于中国科学家的实验基尔迪舍夫和纳瑞马诺夫评价道尽管中国科学家所用的微波超材料在负折射率等方面有了很多的研究实现该假想并非难事但他们还是因其如普度大学教授提出理论假设东南大学专家完成初步实验中国科学家制成“人造黑洞”

此快地被实现而感到惊讶。另一方面他们也表示该篇论文依然存在一些问题。他们在论文中已进行了很多的数值模拟缺的是实验。中方论文中就没必要进行更多的数值模拟了而关键的实验测量却依然缺乏。其次“微波———太阳光采集重要运用”基尔迪舍夫强调说该论文有夸大之嫌高估了只在微波层面实现的“黑洞”在太阳能应用中的作用。要制造光学“黑洞”在关键技术上有更多挑战。尽管微波和可见光都属于电磁波但是实现了微波的全吸收和光波的全吸收还是有很大的区别。上海科技出版社编辑、天体物理学博士孙正凡解释说微波是电子电流来回运动的结果实现微波只要电路振荡就可以得到而光波光子的产生是原子中电子能级跃迁的结果红外可见紫外光也要电子跃迁释放能量才能得到因此它们的吸收机制也很不一样。

“这和黑洞的带宽有关我们要对人工材料的构造方式进行改变不过微波和光的吸收机制是一样的。”面对质疑程强在接受记者采访时回应说。他们一个月前完成了微波的实验目前正在进行光波段的实验可能还需要几个月的时间“能不能做出来还很难讲”。太阳光是全波段的光在现在的太阳能技术中已经出现了很多能够高效率吸收光的材料但能够全波段吸收的技术却是相当困难的因此仅在太阳光采集上本次研究尚未突破最关键的一步而太阳光的采集在整个太阳能技术中仅仅是容易的一步。目前太阳能技术最大的问题还在于光电转换。本次研究没有涉及这个问题。尽管如此在微波波段中走出争议性的第一步或许是今后太阳能技术突破的开始。本报记者 金煜本版图片均取自《超材料制成电磁黑洞》

》新知周刊最近东南大学两位科学家的一篇题为“超材料制成电磁黑洞”的论文引起了科学界的注意。《新科学家》报道此事时称“地球上第一个吸收光的黑洞制成”。10月15日《自然》杂志也以“科学家研制出可携带黑洞”为名介绍了这份研究。这篇即将发表的论文描述中国科学家实现了此前普度大学教授对于捕捉一切光线的“桌面黑洞”的构想首次通过超材料实现了能够吸收一切微波的装置依照其接下来的发展一旦其可以吸收所有太阳光将可以有效改进太阳能技术。这篇论文在太阳能技术、天体物理和超材料研究领域引起了很多不同的反应并引发争议。

此快地被实现而感到惊讶。另一方面他们也表示该篇论文依然存在一些问题。他们在论文中已进行了很多的数值模拟缺的是实验。中方论文中就没必要进行更多的数值模拟了而关键的实验测量却依然缺乏。其次“微波———太阳光采集重要运用”基尔迪舍夫强调说该论文有夸大之嫌高估了只在微波层面实现的“黑洞”在太阳能应用中的作用。要制造光学“黑洞”在关键技术上有更多挑战。尽管微波和可见光都属于电磁波但是实现了微波的全吸收和光波的全吸收还是有很大的区别。上海科技出版社编辑、天体物理学博士孙正凡解释说微波是电子电流来回运动的结果实现微波只要电路振荡就可以得到而光波光子的产生是原子中电子能级跃迁的结果红外可见紫外光也要电子跃迁释放能量才能得到因此它们的吸收机制也很不一样。

“这和黑洞的带宽有关我们要对人工材料的构造方式进行改变不过微波和光的吸收机制是一样的。”面对质疑程强在接受记者采访时回应说。他们一个月前完成了微波的实验目前正在进行光波段的实验可能还需要几个月的时间“能不能做出来还很难讲”。太阳光是全波段的光在现在的太阳能技术中已经出现了很多能够高效率吸收光的材料但能够全波段吸收的技术却是相当困难的因此仅在太阳光采集上本次研究尚未突破最关键的一步而太阳光的采集在整个太阳能技术中仅仅是容易的一步。目前太阳能技术最大的问题还在于光电转换。本次研究没有涉及这个问题。尽管如此在微波波段中走出争议性的第一步或许是今后太阳能技术突破的开始。本报记者 金煜本版图片均取自《超材料制成电磁黑洞》

中国科学家制造的“人造黑洞”装置。方框中的图形是他们用到两种超材料的结构。

此快地被实现而感到惊讶。另一方面他们也表示该篇论文依然存在一些问题。他们在论文中已进行了很多的数值模拟缺的是实验。中方论文中就没必要进行更多的数值模拟了而关键的实验测量却依然缺乏。其次“微波———太阳光采集重要运用”基尔迪舍夫强调说该论文有夸大之嫌高估了只在微波层面实现的“黑洞”在太阳能应用中的作用。要制造光学“黑洞”在关键技术上有更多挑战。尽管微波和可见光都属于电磁波但是实现了微波的全吸收和光波的全吸收还是有很大的区别。上海科技出版社编辑、天体物理学博士孙正凡解释说微波是电子电流来回运动的结果实现微波只要电路振荡就可以得到而光波光子的产生是原子中电子能级跃迁的结果红外可见紫外光也要电子跃迁释放能量才能得到因此它们的吸收机制也很不一样。

“这和黑洞的带宽有关我们要对人工材料的构造方式进行改变不过微波和光的吸收机制是一样的。”面对质疑程强在接受记者采访时回应说。他们一个月前完成了微波的实验目前正在进行光波段的实验可能还需要几个月的时间“能不能做出来还很难讲”。太阳光是全波段的光在现在的太阳能技术中已经出现了很多能够高效率吸收光的材料但能够全波段吸收的技术却是相当困难的因此仅在太阳光采集上本次研究尚未突破最关键的一步而太阳光的采集在整个太阳能技术中仅仅是容易的一步。目前太阳能技术最大的问题还在于光电转换。本次研究没有涉及这个问题。尽管如此在微波波段中走出争议性的第一步或许是今后太阳能技术突破的开始。本报记者 金煜本版图片均取自《超材料制成电磁黑洞》大名叫“电磁波吸收器”

这篇论文由东南大学毫米波国家重点实验室的两位科学家崔铁军和程强所写公开在暂时存储即将发表的科学论文的网站arXiv上。

“怎么可能是黑洞如果真能造出人造黑洞早就拿诺贝尔奖了”一位中国物理学家在听说该研究时说。而另一些看过论文的科学人士表示论文中所有出现“黑洞”字样的地方都没有加引号这不免有误导之嫌。

普度大学教授提出理论假设东南大学专家完成初步实验中国科学家制成“人造黑洞”《新京报》新知周刊最近东南大学两位科学家的一篇题为“超材料制成电磁黑洞”的论文引起了科学界的注意。《新科学家》报道此事时称“地球上第一个吸收光的黑洞制成”。10月15日《自然》杂志也以“科学家研制出可携带黑洞”为名介绍了这份研究。这篇即将发表的论文描述中国科学家实现了此前普度大学教授对于捕捉一切光线的“桌面黑洞”的构想首次通过超材料实现了能够吸收一切微波的装置依照其接下来的发展一旦其可以吸收所有太阳光将可以有效改进太阳能技术。这篇论文在太阳能技术、天体物理和超材料研究领域引起了很多不同的反应并引发争议。中国科学家制造的“人造黑洞”装置。

方框中的图形是他们用到两种超材料的结构。1 “黑洞”讨论大名叫“电磁波吸收器”这篇论文由东南大学毫米波国家重点实验室的两位科学家崔铁军和程强所写公开在暂时存储即将发表的科学论文的网站arXiv上。“怎么可能是黑洞如果真能造出人造黑洞早就拿诺贝尔奖了”一位中国物理学家在听说该研究时说。而另一些看过论文的科学人士表示论文中所有出现“黑洞”字样的地方都没有加引号这不免有误导之嫌。在这篇论文中说传统上黑洞是有着巨大引力场的空间按照广义相对论其会吸收包括光在内的一切。而本文作者所做的是利用超材料在电磁场中模拟出了一个“黑洞”。针对本报记者对“黑洞”一词使用方法的质疑该论文第一作者程强解释说“这个装置确实不是真正意义上的引力黑洞但它对电磁波的调控能起到相似的效果我觉得可以把它理解成一种很强的吸引电磁波的装置。

”不过他同时表示可以把这一装置看成某种意义上的“黑体”。所有的物体都会吸收和辐射电磁波可见的电磁波即为光。辐射出去的电磁波在各个波段会具有不同的谱这种现象称为热辐射。为了研究这一规律物理学家们定义了一种理想的绝对物体———黑体以此作为热辐射研究的标准物体。黑体可以吸收所有照射到它上面的电磁波在黑体面前光没法反射或传播。宇宙中不存在绝对意义上的黑体最接近黑体的存在便是宇宙黑洞。根据广义相对论黑洞的巨大质量扭曲了空间导致光和其他所有物质都无法逃出引力场。当然如果我们只是简单地将黑洞理解成“光线只进不出”的地方那东南大学的研究实现了这种类似“黑洞”的效果尽管这种所谓“黑洞”和真正的引力场黑洞没有任何关系。2 设计原理让光扭曲着聚集到核这次实验基于不久前美国两位教授发表的一个假设。今年7月美国普度大学两位教授纳瑞马诺夫EvgeniiNarimanov和基尔迪舍夫AlexanderKildishev在《应用物理评论》上发表了一篇很有创意的理论假设《光学黑洞宽带全方向光吸收器》。他们假想了一个可以利用超材料制成的光吸收“

在这篇论文中说传统上黑洞是有着巨大引力场的空间按照广义相对论其会吸收包括光在内的一切。而本文作者所做的是利用超材料在电磁场中模拟出了一个“黑洞”。

针对本报记者对“黑洞”一词使用方法的质疑该论文第一作者程强解释说“这个装置确实不是真正意义上的引力黑洞但它对电磁波的调控能起到相似的效果我觉得可以把它理解成一种很强的吸引电磁波的装置。”不过他同时表示可以把这一装置看成某种意义上的“黑体”。所有的物体都会吸收和辐射电磁波可见的电磁波即为光。辐射出去的电磁波在各个波段会具有不同的谱这种现象称为热辐射。为了研究这一规律物理学家们定义了一种理想的绝对物体———黑体以此作为热辐射研究的标准物体。

黑体可以吸收所有照射到它上面的电磁波在黑体面前光没法反射或传播。宇宙中不存在绝对意义上的黑体最接近黑体的存在便是宇宙黑洞。

根据广义相对论黑洞的巨大质量扭曲了空间导致光和其他所有物质都无法逃出引力场。当然如果我们只是简单地将黑洞理解成“光线只进不出”的地方那东南大学的研究实现了这种类似“黑洞”的效果尽管这种所谓“黑洞”和真正的引力场黑洞没有任何关系。

黑体”通过数据模拟显示其可以达到高效率的光吸收。“我们指和黑洞类似的效果但并非同样的现象。”两位作者在接受本报记者采访时提到。在论文中他们写道从量子动力学到光学应用在现代科学和工程学上“黑体”辐射的概念提供了很大的帮助。然而始终没有哪种物质能够对所有波长、所有角度的光实现100%的吸收。在引力场黑洞中巨大的质量令时空扭曲光和其他物质沿着扭曲的时空旋转着进入黑洞深处。这两位科学家借用了引力场黑洞令光扭曲的原理做了一个光学类比。他们设想出一个新颖的光吸收设计令光在理论层面上能在人工装置中扭曲并进入中心。他们计算出可以通过超材料设计出一个圆柱形结构其中心核被同心圆外壳包围而使光线向内弯曲的关键因素是装置外壳的介电常数。

介电常数是表示绝缘能力特性的一个系数会影响电磁波的电成分如果相关设计能让材料的介电常数逐步变化就可以使光线从外层向中心核逐步扭曲进入。通过计算他们得到了一种可对任何方向、波长的光吸收达100%的途径。这篇论文发表4个月不到东南大学的研究人员就实现了这一设计的第一步“对于此前的理论工作我们提供了第一例在微波频率中的电磁场黑洞的实验展示。”他们在论文中写道。abcd入射角度不同的微波都能被这个“人造黑洞”装置吸收掉。ac是理论模拟计算bd是实际测量的结果两者吻合得很好。3 材料特性“隐身”材料再发威要实现这一设计关键是要设计出介电常数能随径向的变化而变化的特殊材料。东南大学的研究人员用目前材料科学界最火的“超材料”来进行实验。

“超材料由很多亚波长金属单元做周期性排列构成和化学合成的材料有很大的不同因此也称为人工电磁材料。”目前超材料在很多新型领域发挥作用。程强说他们的实验设计中采纳了能发生渐变折射的超材料。它在很多新型的概念设计如“隐身衣”中也有应用。程强表示在普度的教授发表论文之前他们已经在进行类似研究了。今年年初崔铁军曾与美国杜克大学的教授合作在《科学》上刊文。他们利用超材料在微波段研制成功圆柱形的“隐身衣”并对其进行改进可以在宽频带内产生效果。将这件“隐身衣”披在地面某个目标上也可令目标“消失”。这次他们在普度研究的基础上以结构复杂的电路板做支撑单元用超材料设计出60层同轴环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。电磁波照射到该装置后被引导着进入中心核不再出来。如果装置能够吸收可见光的话将是一片黑漆漆的。不过目前他们只在微波层面实现了这一目的。4 引发争议微波不等于光对于中国科学家的实验基尔迪舍夫和纳瑞马诺夫评价道尽管中国科学家所用的微波超材料在负折射率等方面有了很多的研究实现该假想并非难事但他们还是因其如