[圖文]捕獲閃電並制作出星星、橡樹、太極等炫目的造型

















































近日廣州雷雨頻繁,據不完全統計,僅7月15日至7月18日三天時間裡,廣州地區便共錄得12551次閃電。天幕之上的閃電雖然讓人膽戰心驚,但那稍縱即逝的線條還是令人著迷。利用高電壓在絕緣材料內放電的原理,美國退休電氣工程師伯特·希克曼和物理學家托德·約翰遜等人,曾用聚丙烯塑料成功捕獲了閃電,並制作出星星、橡樹、太極等炫目的造型。


●意義


潛在應用於未來生物學和醫學


高電壓成像技術有個學術名叫『李庭博圖』。因1777年德國物理學家G.Ghr.Lichtenberg的發現而得名,英文名又為LichtenbergFigures。『李庭博圖』一般是分支狀的,是高電壓沿著電氣絕緣材料表面或內部放電,而形成樹狀或者蕨類植物狀雕塑樣式,呈現一種微型『雷雨』景觀。上世紀40年代,前蘇聯科學家SemyonKirlian基於『李庭博圖』技術,發明了一種『電暈放電成像』的方法,其獨特的成像方法和絢麗色彩,再次引起了許多科學工作者的濃厚興趣,並展開相應研究。


但200多年來,這一技術似乎只在研究氣體放電的基本過程中應用十分廣泛,工業中俗稱『電花圖』技術就是『李庭博圖』技術的延伸。比如中國學者曾經用『電花圖』技術做過大量試驗,研究『空間電荷』分布特性,而『空間電荷』是影響物質絕緣特性的重要因素之一。


也有研究者試圖利用『李庭博圖』技術,尋找一種測量生物體能量輻射的新方法,並試圖將該新方法應用於醫學臨床的醫療診斷之中,如對精神病人的診斷等。由於生物體本身的復雜性,這一努力終究未能成功。但仍有不少科學家指出,『電暈放電成像』可成為未來生物學和醫學上一種可行的工程成像技術。可見它的潛在應用仍是十分有意義的。


從上世紀70年代開始,國外研究者的重點,放在了成像技術在樣品復印、樣品無損檢測及生物樣品表面狀態的分析作用之中,並獲得了諸如金屬物品、植物葉片以及人的指紋圖像。美國退休電氣工程師伯特·希克曼等人就利用這個原理凝固了閃電,作出美麗的圖畫。


●方法


微秒放電凝聚圖案


伯特·希克曼建立了一個名為『瘋狂特斯拉』的網站,號稱『與電子纏斗40多年』,介紹很多與高壓電相關的內容。其中便講到凝固閃電作畫的方法:借用500萬伏的高頻高壓粒子加速器,為聚丙烯塑料塊加電壓,使聚丙烯塑料塊內部積聚的電荷達到100-250萬伏。然後,用錘子輕敲釘子接觸塑料塊,不到1微秒的放電時間內,電子在塑料塊中飛速向釘子移動,放出的熱量溶化塑料,留下永久的閃電軌跡。在內部已形成閃電軌跡的塑料塊附近,設置深色背景和適當的光源,便能重現閃電的光芒。


即使是同樣的塑料塊,釘子尖端接觸位置稍有不同也會給其中閃電的形狀帶來各種變化。隨著塑料塊形狀和照明光源的變動,聚丙烯中的閃電也展現出五彩斑斕的圖案。


費米實驗室的物理學家托德·約翰遜在此基礎上創作出『電擊化石』系列作品。通過事先在有機玻璃板內雕刻一條狹窄路徑,大量電子瞬間湧入『捷徑』後,密集熱量形成的形狀便永久留在了玻璃板上。他使用多個聚丙烯塑料塊配合各色照明光源,得到了更加絢爛的圖樣。


在觀賞這些炫目的成像圖片時,有必要提醒一下像伯特·希克曼一樣的『特斯拉迷』們:高電壓危險,無專業知識切勿模仿!
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