格拉斯哥大学 信用:CC0公共领域 一个有50年历史的理论开始于对外星文明如何利用黑洞产生能量的猜测，在格拉斯哥的一个研究实验室首次得到了实验验证
1969年，英国物理学家罗杰·彭罗斯提出，可以通过将一个物体放入黑洞的麦角球——黑洞活动视界的外层——来产生能量，在那里，一个物体必须以超过光速的速度运动才能保持静止
彭罗斯预测该物体将在这个不寻常的空间区域获得负能量
通过放下物体并将其一分为二，使一半落入黑洞，另一半被回收，反冲作用将测量负能量的损失——实际上，回收的一半将获得从黑洞旋转中提取的能量
然而，这一过程所需要的工程挑战的规模是如此之大，以至于彭罗斯认为只有非常先进的，也许是外星的文明才能完成这项任务
两年后，另一位名叫雅科夫·泽尔·多维奇的物理学家提出，这个理论可以用一个更实用的地球实验来检验
他提出，由于旋转多普勒效应的一个怪癖，以正确速度旋转的金属圆柱体表面上的“扭曲”光波最终会被从圆柱体旋转中提取的额外能量反射
但是，自1971年以来，Zel'dovich的想法一直只停留在理论领域，因为要让实验成功，他提出的金属圆筒每秒至少需要旋转10亿次——这是对当前人类工程学极限的另一个不可克服的挑战
现在，来自格拉斯哥大学物理和天文学院的研究人员终于找到了一种方法，可以通过实验证明皮恩罗斯和泽尔多维奇提出的扭曲声音而不是光的效果——光是一种频率低得多的光源，因此在实验室里更容易演示
在今天发表在《自然物理学》杂志上的一篇新论文中，研究小组描述了他们是如何建立一个系统的，该系统使用一个小的扬声器环在声波中产生一个扭曲，类似于泽尔·多维奇提出的光波中的扭曲
学分:格拉斯哥大学 那些扭曲的声波被导向一个由泡沫圆盘制成的旋转吸声器
光盘背后的一组麦克风在声音穿过光盘时从扬声器中拾取声音，这稳步提高了光盘的旋转速度
为了知道彭罗斯和泽尔·多维奇的理论是正确的，研究小组希望听到的是声波在光盘中传播时频率和振幅的显著变化，这是由多普勒效应的奇特之处引起的
马里恩·克罗姆，博士
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该论文的主要作者是该大学物理和天文学院的一名学生
马里恩说:“大多数人都很熟悉多普勒效应的线性版本，这种现象发生在救护车警报器的音调接近听者时似乎升高，但当它离开时下降
它似乎在上升，因为当救护车靠近时，声波到达听者的频率更高，而当它经过时，声波到达听者的频率较低
“旋转多普勒效应是相似的，但这种效应仅限于圆形空间
当从旋转表面的角度测量时，扭曲的声波改变它们的音调
如果表面旋转得足够快，那么声音频率可以做一些非常奇怪的事情——它可以从正频率到负频率，这样做可以从表面的旋转中窃取一些能量
" 在研究人员的实验中，随着旋转圆盘速度的增加，扬声器发出的声音的音调会下降，直到变得太低而听不见为止
然后，音调再次升高，直到达到之前的音调——但声音更大，幅度比扬声器发出的原始声音大30%
马里昂补充道:“我们在实验中听到的是不同寻常的
随着旋转速度的增加，声波的频率被多普勒频移为零
当声音再次开始恢复时，这是因为声波已经从正频率转移到负频率
这些负频率波能够从旋转的泡沫圆盘中吸收一些能量，在这个过程中声音变得更大——就像泽尔·多维奇在1971年提出的那样
" 同样来自格拉斯哥大学物理和天文学院的丹尼尔·法奇奥教授是这篇论文的合著者
法西奥教授补充道:“我们很高兴能够在理论首次提出半个世纪后，通过实验验证一些极其奇怪的物理现象
奇怪的是，在我们苏格兰西部的实验室里，我们已经能够证实一个有着半个世纪历史的宇宙起源理论，但是我们认为它将为科学探索开辟许多新的途径
我们很想知道在不久的将来，我们如何研究电磁波等不同来源的影响
" 研究小组的论文题为“旋转物体的波的放大”，发表在《自然物理学》上
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