| 扰乱视线的黑洞反向折射
原文标题：Black Holes Might Obscure
Earliest Times
原文来自：http://www.universetoday.com/ Posted: Mar 10, 2005
编译：Steed 审校：Linq （编译版权所有，文章有删节，未经许可请勿转载。）
 黑洞一向享有贪得无厌的盛名，会将周围的所有东西吞噬得干干净净。不过，按照一个国际研究小组的说法，这些巨大的引力势阱还会影响电磁辐射，甚至可能会给我们了解宇宙的进程设置障碍。
“任何对很久以前的宇宙早期事物所做的探索，都必须考虑引力对我们观测到的电磁波所产生的反向折射效应，”宾州州立大学著名的机械工程学教授亚卡勒谢·莱克塔基亚（Akhlesh
Lakhtakia）说。
电磁辐射在传播的过程中会受到物质的影响。拥有负折射率的物质传播光线和其他电波能量的方式与正折射率的物质不同。自然界中的物质都具有正折射率。当一束能量波，比如光线、雷达波和微波，穿过水、玻璃或者其他一些自然物质的时候，物质都会将能量束朝同一个方向偏折。偏折角度的大小取决于物质与空气或者真空的差异。而经过负折射率的物质时，能量波束偏折的方向刚好相反。
此前，莱克塔基亚和爱丁堡大学的数学讲师汤姆·G·麦凯（Tom G.
Mackay）利用爱因斯坦狭义相对论检验了运动物体造成的折射。他们计算出，当观测者以极高的相对论性速度朝着特定方向移动的时候，反向折射就会出现。
后来，他们又证明，外层空间中不需要物质也能产生反向折射现象。当一束能量从一个大质量天体，例如旋转黑洞的引力场中经过时，理论上就有可能出现反向折射。
旋转黑洞或者其他大质量天体的引力所产生的影响，实际上取决于观测者所处的地位。一个局域观测者所能看到的、引力场对电磁辐射的影响，只是整个图景中的极小部分。对于局域观测者来说，引力是
一致的，并不会产生反向折射。
然而，莱克塔基亚和麦凯，在爱丁堡大学的博士后研究员桑迪·塞提亚万（Sandi
Setiawan）的帮助下，决定站在一个全局观测者的角度上看待问题。这个全局观测者处于一个爱因斯坦在他的广义相对论中描述的时空之中。他将看见旋转黑洞周围
的一个区域，即所谓的能层（ergosphere），很可能会按照负折射率偏折电磁辐射。
这些发表在3月7日《物理通讯A（Physics Letters
A）》上的最新推论表明，研究宇宙结构时，不仅需要考虑宇宙中细微物质的分布，那些大引力势井的存在也必须被考虑在内。
“当我们溯光线而上的时候，必须考虑引力的影响，”莱克塔基亚。“尽管这些效果只有在非常靠近旋转黑洞的地方才变得明显。”
在一篇今天（3月8日）发表在电子刊物《新物理学报（New Journal of
Physics）》上的论文中，三位研究者还将他们的反向折射理论扩展到了更普遍的情形之中，预言了一些现象。随着我们探索的触手伸向太阳系以外的空间，例如先驱者10号，科学家们对这些现象的真实存在越来越感兴趣了。
普通的引力源，例如我们的太阳，对光线的偏折作用被称为引力透镜效应。这种现象在爱因斯坦时代就已经被提出，并且在1919年得到了英国科学家小组的实验证实。引力透镜效应有时会产生出多个可被观测的影像。全球定位系统也考虑了这种效应。不过，这种光线弯折都是正向折射。
不过，当我们研究宇宙起源的时候，大量的黑洞和其他大质量天体也许会将光束杂乱章地弯来折去。
“如果无法发现宇宙的起源，我们也不应该感到失望，”莱克塔基亚说。“引力效应可能会让我们完全迷失方向。”
不过，莱克塔基亚及其同事们对未来还是非常乐观的，他们相信科学家们最终将会克服外层空间的反向折射所设置的大量障碍。
（全文完）
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