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不可思议:物理学家通过使光扭曲来放慢光速

文档来源: 发布日期:2017-11-20 18:15:59

 

  物理学家已经发现了一种方法来放慢光而无需接触或拦截它,只需要通过让光在穿过空间时变得“扭曲”就行。这意味着物理学家能够使光束从一个点到另一个点花更长的时间,这种技术对于新世代光学计算机和通信系统的发展是大有所为的。

  但是在你惊呆之前,这项研究并没有改变光仍在传播的这一事实,当然还有光的速度也不变。物理定律指出在真空中光的传播速度恒定,无论它是宇宙中的哪里。光在真空中沿直线传播的速度为299,792,458米/秒。而我们还并未打破物理定律。

  光速在物理学上通常用“c”表示(如爱因斯坦著名的质能方程:E=mc^2),这是一个基本物理常数:它定义了能量、物质和信息传播的绝对速度限制。”当然,你也可能知道我们已经可以使光的传播速度大大低于那个值——例如,当它在水中传播,或任何其他有着大于真空折射率的介质,光的速度会明显下降。

  这很不错,但这些技术并不能帮助我们在放慢光速的同时仍能准确地传输信息。所以近年来,物理学家一直在研究更巧妙的方法来放慢光速。

  去年,由苏格兰的格拉斯哥大学领导的研究小组迈出了第一步,他们在真空中成功地放慢了光速。为了做到这一点,他们把光子送入了一个“隔层”之中,它改变了光子的物质形态并减缓它们的速度。

  现在来自菲律宾大学国家物理研究所的一个团队又更进了一步,他们展示了一种新的方式可以“放缓”光速,只需使光变得扭曲。在他们的实验中,物理学家使用被称之为拉盖尔-高斯的光束(简称LG光束),它携带有轨道角动量。轨道角动量基本上是角动量的量子版,这是测量有多少光旋转的数量。如果你想象一束光就像螺丝锥一样在空间中传播,你就能得到一个大致的了解。

  每一束光都有自己的独特的轨道角动量,但该团队表明他们可以改变LG光束的角动量而无需直接干涉它们,这证明了光慢了下来。重要的是,基于轨道角动量,该团队在实验之前就可以计算并预测每个LG光束放慢的时间。

  LG光束已经应用于通信系统、以及早期的计算机应用程序。如果现在该团队可以预测这些光束将如何减缓,或者甚至控制它们的传播速度,这将使他们可以控制信息的流动,并有望使这些系统的效率更高。

  不过这仍然是处于早期,但这项研究也像此前很多研究一样表明,光不像我们之前所想的那样被充分地认识。事实上,几周之前,有物理学家发现了一种全新的光;而在今年早些时候,一个团队发现了电磁辐射的一个新的基本特性。

  重要的是,所有这些表明,也许光速终究不是那么一成不变的。事实上,更有可能是光在真空中传播的速度有一个最大上限。如果是这样的话,那么也许距离我们找到一个比光速更快的旅行方式并不遥远。

  这项研究已经发表在《科学报告》(Scientific Reports)杂志上。

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