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光速到底能不能被突破?
发布时间:2007-09-13    来源:网络   阅读次数:1786 分享到:

下面是媒体关于可以超越光速的一些报道,请光电同仁多发表意见。

 1 两名德国科学家对外界宣布,他们发现在特殊条件下,光速限制有可能被突破。

根据爱因斯坦狭义相对论,任何物质在任何状况下的速度都不会超过光速-- 299,792,458米/秒。从理论上说,如果超过光速,时间将会出现倒流。

据报道,日前两位德国科学家却声称,利用量子隧穿效应(quantum tunnelling),他们找到了让光突破自己速度限制的方法。

据报道,两位德国科学家的实验是让微波光子粒子通过两个棱镜并进行观测得出。当两个棱镜分开时,大部分粒子都被第一个棱镜反射然后被探测器发现。但是,他们发现,有部分粒子却“隧穿”过了两个棱镜之间的间隙并被第二个棱镜反射回到探测器。尽管这部分粒子比大部分粒子穿越的距离要长,但是,两部分粒子却是同时被探测器发现。这也就是说,产生“隧穿”的光子粒子的速度超出了光速。

德国科布伦茨大学教授Gunter Nimtz表示:“目前,这是唯一违反狭义相对论的一种现象。”

    科学家过去认为,光速是人类无法超越的速度限制。但是两位德国科学家现在声称,他们的实验已经证明要比光速行进得更快是有可能的。

  这个惊人的结论与爱因斯坦狭义相对论的重要原则是矛盾的。这条原则是:任何事物的速度在任何情况下都不能比每秒186000英里的速度(即光速,299,792,458米/秒)更快。从理论上来说,比光的速度更快,就意味着逆转了时间。如果根据传统物理学进行推论,也就是说一位移动速度超过光速的宇航员在离开前就已经到达目的地了。

  但是德国物理学家声称,他们已经利用奇特的量子隧道效应,迫使光克服它自己的速度限制。在量子隧道现象中,粒子聚集能量,可穿越一个似乎无法穿越的障碍。他们的实验主要集中在微波光子通过两个棱镜时的传播上。当他们把两个棱镜移开时,大部分光子被它们遇到的第一个棱镜反射到远处,再被一个检波器捕获。但是一小部分光子似乎通过一个将它们分开的裂缝继续前进,就好像两个棱镜仍然呆在一起。

  尽管这些光子行进的距离更远,但是它们与被反射的光子一样,在同一时间到达检波器。这指出光子在两个棱镜间的传输速度比光速更快。科布伦次大学的坎特·尼米兹博士表示:“目前这是我知道的唯一一个违背了狭义相对论的实验。”


 现成光纤即可降低光速

 
  瑞士研究人员说,他们通过现成的光纤就可以降低光速,而不用像以往试验那样必须依靠低温气体或结晶固体等特殊媒介。

  研究项目负责人吕克·特沃那兹说:“作为一种简单、费用低廉而且能控制任意波长(光)的技术,这有着巨大的优势。”

  瑞士科学家认为,他们的研究将对无线电通讯事业产生重大影响。目前,虽然信息可以通过光纤传递,但其实际传播速度却难以达到每秒30万公里的光速。因为以现有技术,光信号在生效前必须转为速度低得多的电子信号。而瑞士科学家采用的新技术可以使信息传播中省去电子信号转换这一步骤,令信息真正能以光速传递。

2 光自身能打破速度极限

  《自然》杂志5年前曾经登载过一篇引发广泛争议的试验报告。美国日本电气公司(NEC)普林斯顿研究所科学家王力军等人当时在报告中宣布,他们已经在实验中突破了光速。

  在爱因斯坦的狭义相对论中,没有物体或信息的运动速度可以比光在真空中的运动速度更快。但王力军说,根据测算,在试验中,光束在铯原子气室中的运动速度达到了光速的310倍左右。

  美国加利福尼亚大学伯克利分校的赵雷蒙认为,那次试验最为惊人之处在于,它显示光自身也能打破每秒30万公里的速度极限。

  研究成果不违反狭义相对论

  不过,王力军说,他们的研究成果并不违反狭义相对论“物体运动速度不能大于真空光速”的基本原则,也不违反因果律,即事件的原因必须在其结果之前发生。

  王力军等在研究中采用了一种新方法,使一束持续时间为3.7微秒的激光脉冲穿过一个长6厘米的铯原子气室。强烈的反常色散使得脉冲波峰仿佛在进入气室之前62纳秒就已离开气室,测算结果表明,这一激光脉冲在铯原子气中的群速度达到了光速的310倍左右。

  虽然观察到的激光脉冲波峰速度超过光速,但这并不意味着实现了信号的超光速传播。光波是有长度的,只有波头的传播速度才可以算作是信号的传播速度,但波头的速度是始终超不过光速的,因而与狭义相对论是吻合的。


3 在美国进行的研究中,粒子物理学家已经证明了光脉冲最高可加速到其正常速度每秒18.6万英里的300倍。
  与这一速度一样,这项研究结果所包含的意义也是令人困惑的。有—个解释是,这意昧着光几乎可以在出发之前就到达目的地。实际上,它是走在时间的前面。
  研究结果的确切细节仍然是保密的,因为它们已经被提交给国际著名的科技刊物《自然》杂志审阅,以便决定是否可以发表。
  这项研究是由普林斯顿日本电气公司( NEC)研究所的王力军(音)进行的。他把一个光脉冲发射向一个充满了经特殊处理的铯气体的容器中。
  在该脉冲完全进人容器之前。它就已经穿透了容器,并且又朝实验室的那头行进了6O英尺。这就是说,它同时存在于两个地方,王解释这一现象说,这个光脉冲行进的速度是光速的300倍。
  这项研究已经在物理学家中引起了争议。令他们焦虑的是,如果说光可以走在时间的前面,它就可以传送信息。而这将违背物理学的基本原理之一——因果律,这一理论称,原因先于结果。同时,这也会动摇爱因斯坦的相对论,因为相对论部分地依赖于光速无法突破这一前提。

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