作者:多田將
譯者:衛宮紘
出版社:世茂
【電荷與電場】
「張貼可愛貓咪的圖像時,愛貓跟隨者、厭貓跟隨者都會對貓咪圖像做出反應,而對貓咪不感興趣的跟隨者,會直接無視推文。以下將愛貓(或者厭貓)的特性稱為『貓荷』。此時,對帶有貓荷的跟隨者來說,動態時報會因貓咪圖像的張貼而發生變化;但對不帶貓荷(對貓咪不感興趣)的跟隨者來說,動態時報等同沒有發生變化。這個僅對帶有某特性(荷量)者才會產生影響的空間(變化),稱為『場』。換言之,這邊存在僅對帶有貓荷的人、愛貓(或者厭貓)者帶來影響的『貓場』,而對貓咪不感興趣、不帶貓荷的人來說,相當於不存在貓場。」
「張貼貓咪圖像後,帶有貓荷的跟隨者未必會一同做出反應。我發布的無趣推文很少有人轉推,但極為少數的情況下,會出現轉推數千次的情況。此時,即便最初推文已經發布數日,仍舊會慢慢持續地被轉推出去。對貓咪圖像的反應也是如此,隨著時間經過逐漸擴散,從身邊的人(親近的人)依序反應,不久便傳至遠方的人(不親近的人)看見貓咪圖像感到興奮的狀態,逐漸傳播開來。狀態的變化是逐漸傳播,這正是所謂的波。我們就將傳播興奮的情況稱為『貓波』吧。」
「將這樣的情況換至電的世界,則貓荷是電荷、貓是電場(或者電磁場),貓波則相當於電磁波。如同對不帶貓荷的人來說,無論張不張貼貓咪圖像,動態時報皆沒有變化,對不帶電荷的物體來說,無論附近有沒有電荷或者有無電磁波,空間皆沒有變化;但對帶有電荷的物體來說,空間明顯有所不同,可以看作是電場出現變化。」
「推文會擴散到什麼程度,要視傳播手段的抵達能力而定。貓咪的可愛是世界共通的,所以貓波能夠跨越國界散播全球。但是,朋友之間前陣子出遊的話題,就僅能在朋友之間傳播,影響的範圍狹小有限。」
「不過,雖然說是貓波傳播,但實際交換的是貓咪圖像本身。A張貼的貓咪圖像,B下載至自己的手機。如此,『貓波傳播開來』也可說是『(帶有貓荷者)交換貓咪圖像』。在電磁波世界也是如此,『電磁波傳播開來』可說成『(帶有電荷者)交換電磁波』。此時,如同貓波可換成貓咪圖像,電磁波也可視為『光子(Photon)』,電波傳播是『(帶有電荷者)交換光子』。」
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圖1:「波源靜止的情況。波會以同心圓狀傳播開來。」
圖2:「波源以波傳播速度的一半速度向右移動。由於各時間產生波的位置改變,波形會向右擠壓。」
圖3:「波源是以波傳播速度的兩倍速度向右移動。同心圓崩壞變成奇妙的形狀。這些波疊加起來後,會產生連結各波面的切線狀波面。合成後的波會向虛線箭頭的方向傳播,形成所謂的『衝擊波』。這是波源的移動速度超過波的傳播速度時產生的波。」
「在聲音的世界,衝擊波相當有名,大家應該都有聽過超音速飛機等產生的『音爆(sonic boom)』吧。雖然聲音的衝擊波看不見,但換成水面的衝擊波就能夠看見。艦艇高速移動時產生的白波也是衝擊波。」
「荷電粒子超越光(電磁波)的傳播速度時,也會產生『光的衝擊波』。」稱為『契忍可夫輻射』(Cherenkov radiation)。
《基本粒子物理超入門》:「各位有在電視上看過原子爐的資料影片嗎?影片中可以看到原子爐會發出藍白色的光芒對吧。那其實是電子在爐心的冷卻水內以非常快的速度泳動所產生的契忍可夫輻射喔,這裡的契忍可夫輻射是藍色光芒。」
「另外,常有太空人說在太空中『看到神了』,也有不少宗教人士會引用這樣的說法。不過,他們看到的影像,其實是契忍可夫輻射在腦內遊走時所產生的影像。太空內有許多來自星星或太陽的天然粒子束,又稱為宇宙射線。這些帶電粒子在腦内以光速移動時,就會產生契忍可夫輻射。這些光會在腦內四處亂跑,當腦細胞偵測到這些光訊號時,就會看到奇怪的影像。」
「總之,當粒子在物質中的移動速度超過光速時,就會放出藍光。」