生活多姿多彩，知識無處不在。大家好，我是海憶，今天我們聊的話題是：科學家如何運用「垃圾桶」模擬巨行星和黑洞運行。說到黑洞，大家只是好奇，但是你有沒有想過科學家是怎麼研究黑洞的，說出來你們可能都不敢相信。確實科學家就是用「垃圾桶」來模擬黑洞運行！
有時候，一些有創造力的科學家，按照正常思維研究問題需要走很長一段路。從而他們都會腦洞大開，想出奇怪的想法。接下來，我們就來看看科學家是怎麼運用「垃圾桶」來研究巨行星和黑洞的！
天文學也是實驗科學
我們通常認為天文學不是一門實驗科學。但是天文學家有時候確實需要用模擬模型或物理模型來模擬，並依賴於空間中的某些東西相同的數學模型。而這些模型似乎是非常規的，因為有時研究宇宙，可以從垃圾桶中製造氣體巨行星，從聲音中製造黑洞。接下來帶你們來看看木星雲層，它已經讓我們著迷了幾個世紀。但我們對此還有很多不了解的地方，比如很難判斷它們有多深。於是天文學家從探測器和計算機模擬中研究了很多東西，但模擬總是包含著假設。你假設事情以某種方式運行，然後看看會發生什麼。
用垃圾桶去研究行星
因此，天文學家也許能夠製造出看起來像木星的虛擬行星，但天文學家需要一種方法來知道這些虛擬行星的行為是否也像木星。為此天文學家需要做實驗。那麼，如何在地球上進行這些實驗呢？木星中的氣體和液體都是流體，它們以相似的方式對旋轉等力作出反應。所以，既然木星是一個巨大的旋轉的氣體碗，天文學家就可以通過一個巨大的旋轉的水盆來研究它。於是在2017年，一群科學家將一個巨大的工業垃圾桶裝滿了水。然後把它放在一個特殊的桌子上，當垃圾桶星球旋轉時，它每分鐘可以旋轉75次。研究小組在罐子底部安裝了一個水泵，讓水通過一系列小孔進行循環。用這個相當簡單的裝置來模擬湍流，模擬水的運動方式與氣體，在木星上的運動方式相同。
恆星是如何運轉的？
我們知道一顆年輕的恆星，是由引力和磁場作用讓塵埃聚集在一起而形成的。這些團塊以某種方式變成了行星，但這可能需要數百萬年的時間。所以有很多開放性的問題。同樣，模擬可以感覺到一些差距，但很難知道它們是否有助於我們理解這個過程，或者只是擅長製造某些恆星系統。因此，科學家們提出了球和彈簧。這是因為，模擬經常需要通過處理附近塵埃顆粒之間的磁場來簡化恆星附近的環境，因為磁場可以將塵埃顆粒分開或拉在一起。這個想法是，這些磁場將灰塵移動到充滿其他物質的地方，導致團塊成長為行星，這聽起來很複雜，但至少對於某些磁場，沒有人直接證實彈簧實際上是一個很好的支架，然後出現了2019年的一篇論文。
模擬模型的偉大之處
作者從一個球和一個代表兩個塵埃顆粒的固定豎柱開始，並用帶有磁場的彈簧將它們連接起來。這模型基本上是「繩球」，科學家為了把這個設置變得更好，於是把它滴上一滴水，從而在測試中會像塵埃一樣圍繞著一顆恆星旋轉。球開始以與附近的水相同的速率運動，就像塵埃顆粒圍繞恆星運行一樣。但隨著時間的推移，神奇的一面發生了，球開始來回移動。水將球推入彈簧，彈簧將球推出不同的距離。有時候，就像磁場一樣把塵埃推到不同的軌道上。這聽起來像一個簡單的測試。但這模擬模型確實可以捕捉到一些關於行星是如何形成的信息。
史蒂芬·霍金輻射
在這之間有很多步驟可以充分理解行星的形成，但這只是一個開始，它正在幫助我們了解一些很難直接觀察到的東西，從而繼續研究黑洞。這些萬有引力的無底洞很難研究，因為一旦你通過了所謂的黑暗世界，甚至連光都無法逃脫。正如我們所知，物理學它也會在超越地平線的某個地方崩潰。例如，霍金預言，在黑暗世界的邊緣，黑洞會產生光，或者是我們所說的霍金輻射。現在的問題是，氣體在黑洞周圍，自身產生大量輻射，這會淹沒霍金預測的那種輻射。所以我們還不能確認霍金輻射的存在。幸運的是，研究小組已經在實驗室中通過模擬模型研究了黑洞，模擬模型通過製造一個屏障來模擬黑暗世界，其中產生了一些看起來很像霍金輻射的東西。
黑洞的「噴口世界」
這是通過用雷射轟擊原子云，直到其中一組原子在雲中的移動速度超過這個聲速，來製作一個模型，就像一條湍急的河流。聲波可以進入這股氣流，但不能出去，因為氣體的運動速度比聲音快，就像光可以進入黑洞，然後發生了一件驚人的事情。在屏障兩邊產生了聲音，從而模擬了一個「噴口世界」，就像霍金預測的輻射將出現在真正的黑洞周圍一樣。但這不足以說明霍金輻射確實存在。現在，一些物理學家說真正的黑洞確實是這樣的。所以，這就是實驗的偉大之處。很難甚至不可能進入行星和黑洞，但我們有很多工業垃圾桶，彈簧和雷射可以模擬。
當科學家有了獨特的思維，他們就可以用它來研究像黑洞這樣複雜而遙遠的東西。如果你是那種會想出這樣一個創意模型的人，你會去研究黑洞嗎？如果你有什麼奇妙的想法，可以在評論區留言分享！我是海憶，關注我，每天分享小知識！
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