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  2015年1月29日 星期 放大 缩小 默认 3 上一篇  下一篇 4 >>现代快报网
糟糕,光速变了

  江苏省天文学会秘书长,曾任南京大学天文与空间科学学院中心实验室主任。长期兼职组织参与天文科普活动,获得由国际天文学联合会与联合国教科文组织共同颁发的两项大奖。

  这几天最大的新闻就是光速变慢了。光速变慢这个事情其实10多年前就有很多实验、报道。比如让光进入不同的介质里,光速不同,但是通过非常特殊的物质,光速可以降得非常低。在2000年就有研究小组做出了能让每秒钟跑三十万公里的光,降到每秒钟就跑17米。人可以骑自行车追赶光。

  但,这些实验,对我们的基础物理来说没有任何问题。因为爱因斯坦老先生说了,真空光速不变。介质中的光速如果不变,人类其实还要遇到很多麻烦。比如,钻石这东西就不值钱了,因为折射率的本质,就是让光进去以后不同波长的光速度不一样,然后才有折射现象,才有我们所谓的“开火”。如果光进入钻石,速度没变化,那不管钻石多硬,它就是一块超透明的玻璃。如果没有光速变慢,天文学家就更苦了,他们就无法把一团星光分解成光谱,看看它们有什么元素,多大年龄,离开我们多远。我们心安理得地去享受光在不同环境下的速度变幻给我们带来的五彩斑斓。而另一方面,让光在无限宇宙真空中按照爱因斯坦老先生的理论,永恒不变地飞行吧。

  可是这一次,最近的新闻都突出报道了,科学家让自由空间中的光速变慢了!这个工作是英国格拉斯哥大学的Daniel Giovannini 和Jacquiline Romero领导的研究小组开展研究的。

  原来,我们平时说的光速,都是一种理想状态下的、抽象的光速。实际上,光束,以及光的传播,是一件非常非常复杂的事情。光当然是沿着一个方向传播的,但是,与传播方向垂直的那个平面,光也是有运动的。我们理想的光波,就是迎面而来的一束光,就像在高速公路上直直行驶的一辆车。这种波,也是我们中学、大学物理书中所采用的光波:平面波。行进中的光子就像一个迎面而来的跑步运动员,上身直立,向前猛冲。但,如果这个运动员身子歪一点呢?比如向右歪一点,或向后倒一点呢?教练员肯定要骂他,哎,这个姿势会减速的。

  是的,这个姿势就是要减速的。科学家就在光运行得非常有限的横向空间上,做一点修正和改动。他们首先制造一对双胞胎光子(这个已经很难了),然后改变其中一颗光子的横向空间运动结构,让它们赛跑。结果发现做了改变的光子,在1米这个距离内比传统的光子慢1微米左右的距离。

  这个差距看起来非常小,但是如果是运用到动辄以光年计的宇宙空间呢?每一光年,这种经过变化的光束就要迟到半分钟,如果是一亿光年的距离,那时间差可以达到100年。

  目前,这个实验还有待更多的科研机构讨论、确认。但是如果它被最终确认,那么我们的时空观念、宇宙模型等一堆事情又面临着重新思考、检视。也许目前我们流行的宇宙观又会做大的修正。

  2015年,国际光年,感谢格拉斯哥大学的科学家给我们带来的新年厚礼!

  仰望星空

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