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爱因斯坦理论获证实 单一光子无法超光速极限

11-07-21 12:40 1948次浏览
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2011年07月20日 15:51

来源:中国新闻网


科大物理学系助理教授杜胜望团队,首次透过实验证实单一光子不能超越光速极限。香港文汇报记者梁祖彝摄
中新网7月20日电 据香港文汇报报道,爱因斯坦被誉为现代物理学之父,他其中一个著名理论,就是没有任何物质的运动可以超越光速。围绕有关基础,学界多年来于科研上更取得不少进展。今年,香港科技大学物理学系助理教授杜胜望及其团队,更就有关理论取得重大实验突破。

他们透过电磁诱导透明技术,将单一光子(Photon)中的光前驱波分离,并首次证明任何光子都不能超越光速极限,确切证实爱因斯坦的理论。是次实验结果,也基本推翻透过光子作时间穿梭的理论假设,未来要制作任何时光机,亦只能另辟蹊径。

光速每秒近30万公里,即可环绕地球7个圈,根据爱因斯坦理论,那一直被视为极限速度。约十多年前科学家一度发现,由一大群光子组成的光脉冲,能出现超光速“视觉效应”,虽然那未足否定爱因斯坦理论,但亦令不少人科学家寄望,尝试以单光子超越光速并传递信息及时间穿梭的可能性。

为探索有关问题,科大杜胜望与其队伍花了3年时间研究,终在今年得出成果,于上月出版的《物理评论快报》发表作焦点介绍。在实验中研究人员先产生一对单光子,并控制其形状,引导其中一个光子通过一团激光冷却的铷原子,利用电磁诱导透明效应,成功将光前驱波(Optical precursor)从单光子中“拆开”。

实验进一步发现,光前驱波就是单光子速度最快的“前驱”部分,而光速移动则是其极限,也就是说,单光子根本无法超越光速,为其速度写下结论。是次实验首次为爱因斯坦相关理论提供充分证据,也说明在物理现象中,结果不能先于原因出现。

杜胜望指,若从应用层面看,研究结果主要有两个意义:一是证明了单光子不能超越光速,从而减低其它实验走错方向的机会,例如时间穿梭的研究,将不可能透过光子来实现;二是为未来信息传输加密带来新启示,即如通讯只透过单光子进行,过程中只要一有干扰或接触,就会立刻被发现。

08年加入科大的杜胜望又表示,由于单光子的研究不易控制,现时世界上专家并不多,他们的研究可说是“走在世界最前”,未来也面对极大挑战。虽然有关实验大部分仪器均是自行组件,但3年亦已耗资达300万元,资金分别来自科大及捐赠,但去年起亦开始获研资局拨款,继续研究单光子特性。
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燃灯佛

11-07-22 14:39

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这里高人很多啊,多讲一点啊。
燃灯佛

11-07-22 14:38

0
现象学,真不赖。
江南西道

11-07-21 19:21

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[引用原文已无法访问]

显然,我讲述的单色光,是光子束,不是单个的光子。
我们讨论单色光的时候,讨论的应该是广义上的单色光束
虽然单个光子符合单色光的定义
但无谓做细节上的争执

获得单个光子,和一束单色光束,显然是不同层次上的应用
大熵

11-07-21 19:15

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如果单个光子的频率不能稳定,也得不到单色光
  但如果能量足够精确,获得光子的方法也能得到单色光
=====
好像还是有点区别与兄商榷,单个光子,强调是有一个光子和无一个光子,单色光,强调单一的无限窄的一根谱线。前者对应有和无,后者对应一个连续系统是否能够单独测量一个点,因此看起来前者能实现,后者严格来说实现不了。对于每一个单光子,因为有限寿命,其频率是变化的,对于相继出现的不同单光子,其频率是不同的,因此长期来看,这里的单色性就不能保证了。
江南西道

11-07-21 18:01

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[引用原文已无法访问]

如果单个光子的频率不能稳定,也得不到单色光
但如果能量足够精确,获得光子的方法也能得到单色光
阳光暖暖

11-07-21 17:50

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[引用原文已无法访问]

这就是为什么高考状元要去港大的原因之一吧???
大熵

11-07-21 17:19

0
N不能真正的无穷大,所以不能真正实现。兄这话倒是提示了我,其实单色光和单个光子是一回事,单个光子也只是一个近似概念。
[引用原文已无法访问]
江南西道

11-07-21 16:22

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[引用原文已无法访问]

数学上N趋向于无穷大,这在理论上就解决了获得单色光方法
大熵

11-07-21 16:16

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单色光很好搞啊,N个棱镜就分出单色光了
***********
这只能是准单色,其实光谱还是很宽的。之所以说单色光不好搞,是因为粒子的能级都是有一定宽度的,不是一个零宽度的理想区间。
江南西道

11-07-21 16:12

0
[引用原文已无法访问]

单色光很好搞啊,N个棱镜就分出单色光了
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