作者ralittle (圣地狂风)
看板sky
标题[新闻] 超光速
时间Thu May 28 18:34:04 2009
真空中光速(c)为每秒接近300000公里。
光速已认为是一切速度的上限。没有任何事物(资讯或物质)的传递可以快过c。
否则爱因司坦的相对论可能土崩瓦解,目前所知的物理定理也将成一片混乱。
两个新的实验结果却显示,这个这个物理学家一直供奉的定律可能是个美丽的
错 误!
实验中最扣人心弦的部分为,一光脉冲在进入内含特殊备制的铯
原子气体的腔之前,气体就已经发出另一速度为300倍C的光脉冲。
其速 度是如此快,以致於入射光的尖峰(peak)还没到达腔的这一侧之前,它 就已经穿出
腔的另一侧。
这就像是,吾人从家中"预见"窗外某路人在过街时,踩在冰上滑倒。所 幸,爱因司坦的
理论,似乎还是没被推翻。
这是因为,这个观察结果无 法被及时送回,以改变过去。举例来说,我们无法及时通知
过街的人,以 改变事件的结果。
由纽泽西州普林斯顿的NEC研究中心的Lijun Wang所寄出的本实验论文, 正被自然杂志
审核中。为此实验奠下基础的
UC Berkeley的物理 系教授Raymond Chiao则说,"大家对於发现可否认定为真实资讯有着
很大 的争议。举例来说,迫在
眉睫的意外的警告,能以超过C的速度送出吗?"不 过他跟其他物理学家都认为,这是不可
能的。
另一论文,由Italian National Research Council的Daniela Mugnai等 人所撰,叙述微
波在一般空气中以稍快於C传递的
实验,则已经发表於5月 22日的Physical Review Letters.[1]这个小组聪明地利用反射
光学元件的 组合,来产生微波脉冲,
使其以比C快25%的速度在一个短距离内传播。
Univ. of Toronto的Aephraim M. Steinberg解释说,Dr. Wang的实验所 用的腔,一般是
用来放大雷射光,而不是用来加速
它们的。然而放大作用 只在第二道光为某个频率时才会发生。Dr. Wang聪明地选择了一
个稍稍不 一样的频率的光波,诱发
铯原子在不扭曲光脉冲的情况下,将之加速。
实验的另一个改变则是,只有一个特定型态的波可以穿过铯原子。由单 频光产生的脉冲
讯号,事实上有两种速度。一为相速
度(phase velocity)。 另一为群速度 。在空气中,这两种速度相等。但在受激 的铯原
子气体里,它们不仅不等,且以相反
方向行进。这就像是,高速公 路的车阵(congestion packet),在交通尖峰时刻,延长并
回堵到上个收费 站;即使所有的车都
还在往前进。
这种被称为反向模(backward modes)的光其实并不是新发现。在电浆 的实验里,这些光
经常是被测量的对象。但在本实验中,
测量的结果却非常奇 怪:反向光事实上跟受激铯原子先借能量,稍後再归还。物理学家
还不了解过 程中究竟发生什麽事,但大多认为,
这是由入射光的低强度先锋(low-intensity precursor),或称为底端(tail)的波包前端
将要到达的脉冲的资讯,提供给铯原子。
若气体腔面对入射波这一侧称做近端,另一端则为远端。事件发生顺序为如下所 述:入
射波tail向着腔前进。在其尖峰到达腔的近端之前,
另一个脉冲已经从远端 发射,以反方向由远端向近端行进。这个反向脉冲以300倍C的速
度,及时到达近端, 与入射波相会。
其波峰与入射波的波谷产生相消干涉。由此,入射光消失并归还先 前从远端向铯原子借
的能量。在Dr. Wang的实验中,
入射脉冲到达腔的近端之时, 出射脉冲已经传播了60尺之远。吾人若只观察实验的始末
,则只会看到一个脉冲不 知怎麽地,
以快过C的速度,在时间上往前跳了一下。
对大多数的物理学家来说,由於铯原子腔经由precursor的形状来重建整个脉冲,所 以这
个实验并未推翻任何基本定理。
但并不是所有物理学家都同意,这个问题已经 圆满被解答。来自义大利小组的Dr.
Ranfagni就认为,这个问题
依然待解(open question)。而Univ. of Cologne的Dr. Guenter Nimtz,则抱持着另一个
看法。他 认为,这些
实验事实上已经以超光速(superluminally)的速度来传递资讯。但是既 使如此,Dr.
Nimtz还是认为,这些技术
并不允许吾人将资讯送回过去。他说,在本 质上,读取送达资料所耗去的时间将会用掉
先前所"赚得"的时间,
使得回传资讯, 并改变过去变得不可能。
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