光子带的形成科学原理是什么

时间:2023-07-07 11:21:03 松涛 科学原理 我要投稿
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光子带的形成科学原理是什么

  光子带想必大多数人都没有听过吧,但是有很多的天文爱好者都对光子带有很大的兴趣。下面是小编为你精心推荐的光子带的科学原理,希望对您有所帮助。

   光子带的形成原理

  光子带由许多带状星云组成,任何一个遇到此星云的外星种族都承认它是一个伟大的入口。它实际上被许多开明的外星人称为“行星的麻烦射手”。

  让我们概述这个太阳系即将进入的光子带的科学原理。整个宇宙是由一个又一个的旋涡和涡流向心能量以及相关电磁场结合而成的——就像水里的面的旋涡,一个大旋涡里面有一个小旋涡(这是爱因斯坦的广义相对论时空拓朴结构背后的体系)。这些螺旋能量产生了自然的时空轨道:卫星围绕行星、行星围绕太阳、太阳系围绕更大的旋涡中心等等。

  我们的行星地球绕太阳旋转的周期是一年,但是我们的太阳系作为一个整体围绕银河系有24,000年的轨道周期。有许多其他太阳系在这个周期运动里(就像无数个行星围绕太阳旋转一样)。昴宿星正在这个光子带里面,距离我们有400光年远,并且实际上我们的太阳系是昴宿六恒星系统的一部分。光子带由许多从银河系中心产生的光子云段组成,并且与银河系的旋臂有关。

  因此我们的太阳系还有地球,大约需要24,000年的时间回到这一特定轨道回到同一位置。想像许多恒星系统围绕一个大规模的轨道旋转,并且想像有一个巨大的环形或面包圈状星云切割这些恒星系统。

  它也被描述为一个变形虫状粒子云,但它的大部分频率都是不可见的,就这就光子带。这意味着我们的太阳系在每24,000年的周期里穿越这个光子带两次(即一次12,000年)。

  光子带的云层厚度使我们的太阳系要花费2,000年的时间去穿越,在两次穿越之间大约有10,000年时间的空闲期(2*10,000 + 2*2,000 = 24,000)。

  尽管如此,一些消息来源指出,我们停留在光子带的时间将会短得多——只有30到40年,取决于人类对变化的抵制程度。这很难用我们的固定循环周期解释。不过同样的来源也指出,我们的地球正处于由人类文明所造成的损害带来的困境中,并且向光子带呼叫(call for)——一个典型的行星紧急呼救程序。

   光子带的介绍

  如果你对天文学有所研究,就会知道,我们地球所在的银河系叫做Milky Way Galaxy,太阳系位于银河系边猎户座的旋臂上,地球绕太阳公转,而整个太阳系则绕昂宿星团公转,昂宿星团绕银河中心公转,大约每240000年太阳系才会完成一次公转。银河系中除了星团、黑洞之外,还存在一个非常奇特的东西,即光子带,光子带富含高能量的光子,震动力非常强,大约在1961年时被科学家首次发现。

  据天文学家的描述,银河系光子带为圈形,其中心和太阳公转轨道中心重叠,半径和太阳公转半径相同,但其平面却和太阳公转平面垂直,即太阳系每公转半圈就会遇到一次光子带,要通过整个光子带需要花上两千年的时间。上次地球离开光子带是一万年前的亚特兰蒂斯文明时期(当时的人类生活在后来沉入大西洋、被柏拉图称之为大西洲的“亚特兰蒂斯大陆”上,亚特兰蒂斯文明也是人类文明距离我们最近的一个高峰,以后有时间我会写一篇关于地球,也称盖亚(Gaea)有证可查以及流传在传说和记忆中的人类文明的文章,在那里面,玛雅文明所说的人类前四次大的毁灭都可以具体对应上)。

  言归正转,斗转星移间,如今又是一个一万年过去了(要是你我都能活这么久,该是多么幸福的一件事件哈,不过将来或许就有可能呢,有点跑题了,呵呵),也就是说地球又将要与光子带来一次“亲密接触”了。由于光子带中含有密集及高震动力的光子,一旦进入它,整个太阳系都将会产生剧变,地球的电磁场会完全被改变,光子会变成我们主要的能源,星际旅行将梦想成真。光子还会改变人体的结构,我们的震动力将会被瞬间提升,身体变得比较透明和轻盈,意识等级也会被提升,许多生活中的幻象从此消失,人类将会拥有那些上天早就赐与我们,现在看来可能觉得不可思议的“超能力”。届时,人类可以感觉来自灵魂十分强烈的欲望,去爱、去创造、去服务他人,或是强烈地感受到一种对生活改变的渴望,让你能够体验更多的喜悦与更大的完整。

  按照诸多资料的描述,在2012年年底前,地球将会进入光子带的主流中; 2013年时,会有更加不可思议的事情发生。据《你正成为一个宇宙人》一书中介绍:“当太阳系接进光子带及整个沉浸在零度带(null zone)时,你们的星球会经历一场黑暗。突然间夹杂微微光点的黑夜将会被完全的黑暗所取代,就好像整个星球被丢到一个外门紧闭的衣柜中,太阳会从视野中消失,黑夜中满天的星斗也将不见。当零度带压缩太阳及卫星的光时,白天会突然间变成晚上。”是不是和玛雅人及水晶头骨的言论如出一辙?届时,“地球的电磁场将崩解,所有的原子会被改变,你体内的原子会被转变,身体变的轻飘飘、有点透明,在你周围的那层意识薄纱会被除去,你将不会处于狭隘的三度空间。”大家可能看到很多地方都在说,地球进入光子带后将要被提升到第四或第五度空间,这里的度可指维度,也可指密度,如指维度的话,也就超越了时间;密度则是指一种振动频谱,主要为思想和精神的密度,而非通俗意义上的物质密度,当然,精神和物质是同源的,并且在一定条件下是可以相互转换的,因与本文关联度不大,这里不再展开。这也契合了玛雅长历法中暗示的“2012年12月21日后,人类在精神和意识方面的觉醒和飞跃”一说,以及西方占星家眼中“进入宝瓶座后,人类的灵性或宇宙意识将达到一个更高的高度;地球也将从现在的第三维度进入第四维度”这一显著特征。

   光子带的的概念

  光子带或光子环是一种虚构、幻想、不存在的宇宙光体。美国许多科学家指称光子带并不存在,因为光子只会做前进的运动,无法聚集成一个环或带。

  它是一种边缘信仰,与新纪元运动有很大的联系。其主张地球将在2012年被光子带或光子环完全封住,并认为这一交互作用将导致长达2至3日的极昼/极夜,其间电气设备将大范围地失效。

  目前所传言的“光子带”,有些近乎神话,并能使人类及周围万物出现“迅变”,但目前还没有“实在”的什么证明。

  如果光子带是对光线的描述,则要形成按照网络中对光子带的描述“光子带是甜甜圈形”的这一形态是不可能的。我们知道强引力场可以弯曲光线,而要达到完全成“甜甜圈形”则除了黑洞没什么其他星体可以做到。而要达到像整个银河系那么大的“圈”,则此黑洞一定巨大无比了,起码有银河那么大了。那我们还会存在吗?我们世界的物质组成可是一般的物质粒子,速度与光比可是慢之又慢,因此将更容易落入引力陷阱。我们早在进入光子带前就随银河系一起毁灭了。

  另一方面,如果把光子带认为是一般物体一样的存在,就更荒谬了。光的基元虽然可以说是光子,但那是与光波相通的。光是辐射,是电磁波,电磁波是不可能像一般我们这些粒子般“相对固定”在某处的(其实也就是费米子和玻色子的差异),谁也不能用一个盒子把电磁波装起来而不让它消失,也没有人能捉到手电筒关闭后的光线。

  拓展:简析基于光子晶体技术的红外隐身材料研究进展

  0引言

  红外隐身技术是指通过降低和改变目标的红外辐射特性,从而控制目标的红外辐射特征,实现目标的低可探测性。

  热红外探测器工作波段主要在3~5μm和8~14μm,其中红外制导导弹工作在中红外波段,而红外热像仪主要是利用目标与背景的红外辐射特性差异来获得目标的红外图像信息,工作波段为8~14μm.红外探测器主要通过目标自身的红外辐射来发现和识别目标。根据这个特点,可采用改变己方的红外辐射波段至对方红外探测器的工作波段之外,使对方的红外探测器探测不到己方的红外辐射。或者通过改变目标的红外辐射分布状态,使目标与背景的红外辐射分布状态相协调,从而使目标的红外图像成为整个背景红外辐射图像的一部分。利用禁带处于红外探测器工作波段的光子晶体可以实现这些目的。

  1光子晶体基本特性

  光子晶体是超材料的一种,它是指介电常数(或折射率)在空间周期性分布而具有光子禁带的特殊材料。在光子禁带中,光子态密度消失,导致电磁波无法传播;而在光子通带内,光子态密度出现振荡,并导致光子晶体中出现透射共振。通过对构成光子晶体的材料组成、有效折射率、晶格参数等进行合理的设计,可以人为地制备出具有特定波段光子禁带的光子晶体。在禁带中心处于可见光波段的光子晶体材料中引入刺激响应性材料,可以实现材料的结构色肉眼可辨的变化,而禁带处于红外波段的光子晶体材料则可以实现对红外辐射特性的抑制和改变,将其与响应性材料结合能够得到对外界刺激做出适应性响应的智能材料。

  光子晶体的另一个重要特性是光子局域。若光子晶体的周期结构被破坏就会在光子禁带中产生缺陷态,与之频率相对应的光子就被局域在缺陷态中,偏离缺陷态就会被强烈散射,可以通过在光子晶体中引入缺陷,实现相应波段辐射特性的增强。

  光子晶体能够在禁带内实现对入射电磁波的高反射,可以操纵内部光源的红外发射特性,进而抑制相应波段的红外辐射能量,使红外探测装置探测不到。光子晶体能够改变目标的红外辐射特性,通过合理的设计,使目标的红外辐射特征与背景相近,从而实现红外波段隐身。而变折射率的光子晶体红外隐身材料甚至能够通过模块化设计,动态地将目标的红外辐射特征与所在环境相匹配,能够极大地提高动态隐身效果和实用化的进程。

  由于光子晶体的这些独特性质,使其在红外辐射特性的调控、宽频隐身、自适应隐身方面具有普通红外隐身材料难以比拟的优势,本文将从以上几个方面介绍国内外光子晶体红外隐身材料的研究进展。

  2光子晶体红外隐身材料的研究进展

  2.1光子晶体应用于红外辐射特性的调控

  自从Yablonovitch和John提出光子晶体和光子局域的概念以来,研究人员在研发辐射特性可控的光子晶体材料上投入了大量的工作,所取得的研究进展都可以直接或间接地应用于红外隐身中。

  1997年,Djuric等基于详细的理论计算设计了具有供体和受体缺陷的一维Si/SiO2光子晶体材料,该结构由6周期Si/SiO2构成,实现了对500℃物体红外辐射的强烈抑制,在3.5~4.5μm的红外透过率几乎为0,对于工作波段在2.5~6μm的探测器具有一定的隐身效果。Djuric等又通过用同厚度受体缺陷SiO2代替第5层Si,使波长3.4μm出现缺陷态,实现了该波长的红外高透过率。

  1998年,Fink等实现了一维禁带对入射光的全方位反射。通过利用相空间的禁带区域对环境介质的光锥交叠可以实现带有界面的周期系统的全方位反射这一理论基础,简单地用交替聚苯乙烯-碲膜层构造一维光子晶体,该材料对10~15μm波长范围的红外光呈现全方位反射。由于该结构的材料可以通过设计得到所需波段的禁带,因此可以将其用到红外隐身领域。

  2.2光子晶体禁带的展宽

  光子晶体宽的禁带是实现相应波段低的发射率、从而降低红外可探测性的必备条件。因此在如何增加禁带宽度方面,研究者们投入了大量的研究,并取得了一系列的进展。

  最简单的方法是在一维二元光子晶体中,增加折射率比来增大禁带,选取折射率相差大的高低折射率材料来构造一维光子晶体有利于宽禁带的产生。

  2.3多波段隐身兼容

  随着红外制导技术、雷达制导技术和可见光及激光制导技术等多频段、高精度制导技术的不断成熟,要求隐身材料的研究也必须向着多波段兼容隐身的方向发展。

  2000年,Blanco等用800nmSiO2制备光子晶体,以此为模板,去除SiO2后化学气相沉积填充Si,大面积制备了具有双波段完全光子禁带的三维硅基光子晶体。

  2001年,Temelkuran等研究全向反射镜制备的一维光子晶体的两个带隙,首次在4.5~5.5μm和8~12μm两个红外大气窗口上对任意偏振态实现了全角度反射。

  2006年,Aliev等使用硫系玻璃AMTIR-1填充SiO2蛋白石晶体除去模板制成反蛋白石光子晶体,通过适当地控制晶格参数和填充率,可以使该结构光子晶体在中红外和远红外波段产生完全光子带隙。其样品在3~5μm和8~12μm两个红外大气窗口波段的反射率可达90%以上。该结构在保持红外透明介质本身的低吸收特性的同时,利用光子晶体结构对禁带光波的高反射特性有效阻隔来自目标的红外辐射信号,实现近红外与远红外隐身兼容。

  2.4自适应红外隐身

  自适应红外隐身技术又称智能红外隐身技术,是指通过控制和调节变温或变发射率材料构成的敏感单元,使被探测目标的红外辐射特性能够随环境自动发生相应调整,实现目标与环境红外辐射特性的统一,消除目标与背景的红外探测特性差异,从而得以伪装掩护和隐身。

  变温材料构成的自适应隐身器件,整体灵敏度差,难以满足实用的要求。单纯的变发射率材料构成的隐身器件,光谱选择性及其发射率可调节的范围有限。而将变发射率材料与光子晶体结构结合起来构建自适应隐身系统,不但灵敏度更高,而且能够在更大的波段范围内实现对物体红外辐射特征的动态调制。因此,变发射率材料构成的光子晶体自适应隐身器件是自适应红外隐身的未来发展方向。

  3总结和展望

  本文归纳了光子晶体应用于红外隐身领域的研究进展和最新发展动态,并针对新一代光子晶体红外隐身材料对宽范围的高反射、多波段兼容、可逆的动态调整等需求,提出了相应的解决思路。

  1)为了获得宽范围、高反射特性的光子晶体红外隐身材料,除了选取折射率比大的组合材料之外,还可以通过引入无序结构或半导体、等离子体等新材料来构造三元光子晶体结构。将两种或两种以上的光子晶体相结合,构建单异质结构、双异质结构无疑是最简单直接也最行之有效的方法。

  2)对于实现多波段兼容隐身,首先要考虑两种隐身手段之间的关联和共通点。对于红外与激光兼容的隐身材料,除了光子晶体相应波段的高反射率性能之外,还要考虑通过掺杂或“挖空”等手段赋予光子晶体某一波长高的透射率来实现二者兼容隐身。对于红外与雷达的兼容隐身技术,材料本身对雷达波的吸收性能是首先要考虑的问题,采取合适的雷达波段高透射率的材料来构建光子晶体是最基本的思路之一,也是当前研究的热点。

  3)能够动态调整目标的红外辐射特征的自适应隐身技术,是未来红外隐身的发展趋势和主要研究方向。随着新材料的发展和新型制备技术的出现,受化学刺激、温度、电场、磁场等外界作用而改变发射率的材料,必然在自适应隐身研究中扮演更重要的角色。在最新的研究动态中,我们也惊喜地发现,受自然界中纳米尺寸结构色(如鱿鱼的虹细胞结构)的启发,利用仿生学制备的自适应红外隐身材料,往往比微制造等复杂技术制备的材料更有效更能满足实用的需要。

  4)虽然当前隐身材料领域仍然以涂层材料等传统隐身手段为主,但随着未来探测手段不断多样化和精确化,对隐身材料提出更高更多的要求,光子晶体以其结构的可设计性、动态的可调性等优异特点,在未来的红外隐身发展过程中,必然占据更重要的位置。

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