【物理科技】与引力波探测相似的交流电超光速实验将有好戏

由于近年来 3次探测到引力波，今年的诺贝尔物理学奖授予美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他们为“激光干涉引力波天文台”（LIGO）项目和发现引力波所作的贡献。但关于引力波的好戏还在后面。北京时间10月16日22时，在天文学界因一则重磅预警引起了全球的关注。美国国家航空航天局（NASA）、欧洲南方天文台、南京紫金山天文台、英国科技设备委员会、法国国家科学研究中心等全球数十家科学机构终于联合宣布了重大成果：从约1.3亿光年外，科学家们首次探测到壮丽的双中子星并合产生的引力波，及其光学对应体。这次发现的引力波事件，与前3次不同，它不单单探测到了引力波，而且还观察到了与它对应的伽马爆天体，令人信服。

LIGO其实是一个大尺度的迈克尔逊干涉仪，主要部分是两个互相垂直的长臂，每个臂长4000米，臂的末端悬挂着反射镜，在两臂交会处，从激光光源发出的光束被一分为二，分别进入互相垂直并保持超真空状态的两空心圆柱体内，然后被终端的镜面反射回原出发点，这样就会形成干涉条纹。如果有引力波通过，便会引起一臂的长度会略为变长，而另一臂的长度则略为缩短，这样就会造成光程差发生变化，激光干涉条纹就会发生相应的变化 。

非常有趣的是：在 2015年初， 张操教授 与复旦大学研究生廖康佳做过一个小尺度的电学的不等臂环路的类似于迈克尔逊实验。 张操教授是在美国的大学做研究工作 20余年，退休以后回到上海。 通过 实验发现，在特定的电路参数条件下，交流电的速度可超光速 20 倍以上。当然，在大多数情况下，交流电的速度是低于光速的。

张操教授 实验设定的条件：

R1=R2 是1M欧姆的电阻，它们是示波器的输入阻抗。

L1以及L2不是独立元件的电感，它们代表由单根铜导线总长度的电感。

单根导线 L1的长度为0.8米，L2的长度为6.8米。

下图的实验结果表明，当频率小于 3MHz时，二个回路的时间差小于1纳秒，而且与频率无关。我们也做过长度差是9.0 m的试验，结果 见下图。

在图 2 中 ， 红色曲线代表导线长度差是 9m 的数据，蓝色曲线代表导线长度差是6 m 的数据。在图2中，二条水平线代表光速参考线。也就是说，如果假定金属导线中的交变电场以光速运动，它通过9 m 长度的时间是30 ns，通过6 m 长度的时间是20 ns。所以在图2中，水平方向的红色直线代表9 m 导线的光速参考线，水平方向的兰色直线代表6 m 导线的光速参考线。在光速参考线上面的数据是亚光速，在光速参考线下面的数据是超光速。

张操教授的团队在不同的实验室用不同的示波器做过上百次的条件试验。因为大多数工程专家是试验 10MHz 以上的频率，而且用同轴电缆，所以没有留意他们设定的电路条件。在他们做过的许多条件试验中，他们试验过不同长度和不同材料的导线，试验过同轴电缆线。例如，改变过二个RL回路的共地线的长度，从0.4m改为3.0m，示波器显示的时间差没有改变。他们进行过这样的条件试验：在示波器的二个输入端口分别并联一个1 kΩ 的电阻，他们测量到的交流电信号速度 V _ AC = 2c。 这个实验结果是与理论公式得到的 V _ AC 理论值 相一致的。

最近 五 年，中国成为了世界上第二大经济体、第一大贸易国、第一大外汇储备国。中国的发展，也影响着世界格局。 作为一个华人科学家， 近年来 张操教授 团队 研究了交流电可能超光速的实验 。这个实验是高度稳定的，很容易在大学实验室重复。 张教授希望他 们的研究将为电路理论以及物理学的发展提供新途径 ， 也希望 为祖国的科技事业作出自己的贡献。

【 编辑:成展鹏 】

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