盎魯效應的可能實驗證明

40多年前，一位著名的相對論理論家做出了一個驚人的預測。任何在真空中勻速滑行的觀察者應該是感到無比寒冷的，而加速運動的觀察者會感覺到真空是溫熱的。這一預言被稱作盎魯效應，似乎看起來難以實際進行測量，但現在四名理論家聲稱他們設計了一種可實現的實驗，能夠證實這一效應。懷疑者稱肯定不會被證實的，但是因為相反的原因。

未參與該研究的卡城德州農工大學的理論物理學家和數學家Stephen Fulling說道：「希望能打消懷疑論者的論調。」但義大利佩斯卡拉國際相對論天體物理中心網路的理論家Vladimir Belinski稱：「盎魯效應完全講不通，數學基礎就是錯誤的。」

Digital art by Les Bossinas，NASA

根據愛因斯坦的廣義和狹義相對論，運動中的觀察者和其他觀察者看到的事物是不同的。假設你戴上手錶站在米尺的旁邊，如果你的朋友以近光速從附近經過，她會看到尺子比一米短並且你的手錶走得慢。反過來，如果她也帶著米尺和手錶，你會看到相反的景象。

如果觀察者在加速，這種現象還會變得更為古怪。任何勻速運動的觀察者測量真空的溫度得到的都是絕對零度。但是加速的觀察者會發現真空變熱了。這就是加拿大溫哥華的不列顛哥倫比亞大學的理論家威廉·盎魯在1976年提出的預測內容。對於非加速觀測者，真空不存在任何粒子，因此如果拿著粒子檢測器，檢測器將檢測不到任何碰撞。反之，盎魯爭論道，加速的觀察者會檢測到光子迷霧和其他的粒子。加速度越大，迷霧的溫度就越高。

該效應極其微弱，難以直接測量。要觀測真空加熱到1開爾文，觀察者必須達到最好的火箭加速度的10^17(英美製，或者是10^26，歐洲制)倍。但巴西聖卡洛斯的聖保羅大學理論家Daniel Vanzella和他的同事認為有可能通過研究電子輻射的光線檢測到最關鍵的物質——加速觀察者觀測到的光子迷霧。

這是其中的原理：假設你射出一束橫向穿越磁場的電子。基礎物理學表明電子會在場中繞圈。此時，施加一個垂直方向的電場賦予電子向上的作用力。在轉圈的同時，這一束電子也會加速上升。這些設置就定義了兩個參考坐標系。在加速上升的電子坐標系中，電子在轉圈。在非加速的實驗室坐標系(世界坐標系)中，電子束的軌跡則是拉伸的螺絲錐。

V. Altounian/Science, adapted from Adrian Cho

Vanzella和他的同事開始分析加速坐標系，其中假設繞圈的電子遇到光子迷霧。電子既會吸收光子也會向迷霧中輻射光子。奇怪的是，無論加速坐標系中電子吸收還是釋放光子，在實驗室坐標系中電子都是輻射出光子。他們在發表在物理評論快報的論文中提到，使用相對論預測實驗室坐標系中輻射光子的光譜。

他們計算出在實驗室坐標系中，釋放光子的光譜應該指示出有額外的長波，但前提是加速坐標系中開始就有光子迷霧才行。大致上講，加速坐標系中的光子迷霧加熱了電子，使其在實驗室坐標系中略微多釋放了一點光子。因此，該實驗提供了一種測試盎魯效應存在與否的方式：觀察實驗室坐標系中額外的長波光子，就能知道加速坐標系空間充滿了光子。(總結一下就是，如果在實驗室坐標系中存在額外的長波，那麼就說明加速坐標系中最開始就有光子迷霧，那麼光子迷霧從哪裡來？只能是盎魯效應產生的。)

懷疑者稱這個實驗不會成功，但理由不同。德國哥廷根大學理論家Detlev Buchholz稱，如果正確分析這種情形(真空中加速)的話，加速坐標系中根本不會有光子迷霧，「盎魯效應根本不存在！」不過，Buchholz稱，真空相對加速觀察者的確會變熱，但卻是因為量子不確定性和加速之間的相互作用引起的摩擦力。因此，這一實驗可能會顯示期望的結果，但不會揭示加速坐標系中假想的光子迷霧。

相反，巴吞魯日的路易斯安那州立大學的理論家Robert O』Connell卻堅稱在加速坐標系中存在光子迷霧。不過，他認為不可能從迷霧中抽取出能量產生實驗室坐標系中的額外輻射。O』Connell引用了一點基礎的物理知識，名為漲落耗散定理。該定理是指與熱環境相互作用的粒子從環境中吸取多少能量，就會相應地釋放多少能量。因此，他爭論道，盎魯的光子迷霧的確存在，但該實驗無論怎麼都不會產生期望的信號。

同樣來自聖保羅州立大學的理論家、論文作者George Matsas稱他正在尋找有意於實現該實驗的實驗家。Matsas稱通過現在已有的粒子加速器和電磁體就能實現該實驗：「文中的參數已經根據實際情況設計好了。」不過即便實驗結果如同預期，盎魯效應的爭論似乎仍然不會停止。

[CliffBao via sciencemag]

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