光速与超光速的故事(二)

2017-12-6 13:00 作者: 春耕

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(二)超光速与富利叶光学

关于超光速的最大突破是华裔科学家王利军在2000年7月做出的。

2000年7月的《自然》杂志发表了王利军的一个试验[1]:一个光脉冲还没有到达试验气体,气体的另一侧光脉冲就已经出来了。

在一个30度C铯原子空腔上外加磁场,四束偏振雷射被引入该空腔,并被调到合适的参数。这时一束探测光被引入这个空腔,两个光探测器分别在探测光进入空腔前和出空腔后监控探测光。实验发现,合适的实验参数可以使探测光提前62ns穿过空腔。可是6厘米长的空腔真空光速只要0.2ns就可以穿过。就是说,探测脉冲离空腔入口还有10多米的时候(6厘米X 62ns/0.2ns),空腔出口就已经可以探测到这个光脉冲了!

这种现象实际上早已被预言,王利军首先漂亮地在实验室中展示了这种现象。按照波动光学的说法,任何光脉冲都要用富利叶变换分解成各种单色光,每一个单色光都是从无穷远延伸到无穷远。我们之所以看到的是一个局限在很小范围内的光脉冲,是因为远处的各种颜色的光线相互抵消。那么在特定条件下,远处的光线不能相互抵消了,这个光脉冲也就以超光速一下子跑前面去了。

富利叶变换只是一种数学工具。为了解释各种各样的光与物质的相互作用,富利叶变换之外又有各种物理概念和数学工具被引入。利用它所预言或解释试验现象的物理概念却未必对。其实许多光现象都与另外空间有关。这里我们也可以用另外空间来试着解释一下。

首先速度的概念在不同的时空中就不管用了。如果先进入另外空间,然后再回到我们的空间,表观速度就可能大于或小于光速。一个光脉冲在我们这个空间一产生,在另外许多空间也都同时有它的表现了。反过来,另外空间的光一产生,在我们这个空间很可能也有相应的表现。也许雷射本来就是另外空间的光表现在我们这个空间里。许多现代科学中研究的神奇的相互作用与光现象都可能来源于另外空间。象电现象,磁现象,可见光以外的各种光。

[1]L.J.Wang,A.Kuzmich and Dogarlu,Nature 406,277(2000)


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