實(shí)驗(yàn)證明:光線能穿墻而過突破愛因斯坦理論 (2006-03-08)
發(fā)布時間:2007-12-04
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來源:上海青年報(bào)
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隔著厚厚的水泥墻和緊鎖的大門也能看到后面的物體,這樣的情景過去只出現(xiàn)在科幻小說和神話故事中,但現(xiàn)在這已不再是異想天開。英國和瑞士的科學(xué)家設(shè)計(jì)出一種方法,成功使固體物質(zhì)變得透明。雖然這目前還只能在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn),但卻證明了研制實(shí)用型透視裝置的可行性。
愛氏理論忽視“波特性”
英國《自然材料》雜志19日刊登了英國倫敦帝國學(xué)院和瑞士納沙泰爾大學(xué)研究人員聯(lián)合撰寫的這篇論文。兩國研究人員的這項(xiàng)研究成果是基于對愛因斯坦理論的一個突破。
愛因斯坦1917年首次提出了激光的物理學(xué)原理:構(gòu)成物體的粒子從低能態(tài)向高能態(tài)躍遷時會吸收光,反之則發(fā)射光。自然狀態(tài)下,粒子處于低能態(tài)的數(shù)目遠(yuǎn)比處于高能態(tài)的數(shù)目多,所以物質(zhì)對光有吸收作用。如果物體A被物體B遮擋,則它發(fā)出的光會被物體B吸收,我們就看不到物體A。激光器工作時,首先要讓工作物質(zhì)(通常是晶體或玻璃)中處于高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù),這一過程被稱為“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”,這樣,粒子發(fā)射的光就會多于吸收的光,從而產(chǎn)生對光的放大作用。然后,讓光在諧振腔內(nèi)來回振蕩,再反復(fù)放大,就會產(chǎn)生激光。
與愛因斯坦的理論不同,量子物理學(xué)家長期以來一直預(yù)言,由于粒子具有波粒二象性,通過利用粒子的波特性,可以在“無粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”的情況下實(shí)現(xiàn)對光的放大。
“透視眼鏡”誕生實(shí)驗(yàn)室
而英國和瑞士研究人員的突破就在于此。倫敦帝國學(xué)院教授菲利普斯稱他們觀測到的這一現(xiàn)象為“透視眼鏡效應(yīng)”。簡單來說,菲利普斯等人的實(shí)驗(yàn)方法就是,把光射向工作物質(zhì),讓工作物質(zhì)所包含的電子產(chǎn)生相消干涉,相互抵消,不吸收光,而是與光結(jié)合為“糾纏態(tài)”。這就相當(dāng)于水面上的兩個水波正好相互抵消,可以使水面保持平靜。最終,光沒有被吸收,可以穿過工作物質(zhì),這種物質(zhì)就變得透明了。
“這塊物質(zhì)漸漸變得完全透明。穿過一個微小的圓形‘窗口’,你可以看見后面的物體?!狈评账姑枋鰧?shí)驗(yàn)結(jié)果說。不過,實(shí)驗(yàn)所用的工作物質(zhì)是一塊僅有數(shù)十億分之一米見方的特制晶體,實(shí)際上并不可能為肉眼所見。但實(shí)驗(yàn)所取得的成果至少在理論上表明,未來有可能制造出真正的“透視眼鏡”。
菲利普斯說:“這種現(xiàn)實(shí)版的‘透視眼鏡效應(yīng)’依賴于物質(zhì)一種通常被遺忘的特性,那就是物質(zhì)所包含的電子以類似波的方式運(yùn)動。我們現(xiàn)在知道如何直接控制這些波。眼下,這種效應(yīng)還只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的特定條件下產(chǎn)生,但它將來有可能會帶來各種新的實(shí)際應(yīng)用?!?
前瞻家中舉動恐被鄰居看到
很多人或許會擔(dān)心,這種“透視效應(yīng)”會不會讓自己在家中的一舉一動都被愛管閑事的鄰居窺探到?應(yīng)該說,不能排除這種可能。不過,科學(xué)家最希望把這種尖端技術(shù)應(yīng)用于更有意義的領(lǐng)域,例如搜尋災(zāi)后廢墟下的幸存者,以及醫(yī)學(xué)檢查。此外,研究人員還發(fā)現(xiàn),光與工作物質(zhì)形成“糾纏態(tài)”后,其運(yùn)動速度也會降低。他們認(rèn)為,今后可能更進(jìn)一步,把光完全“停住”和儲存起來,這對信息在網(wǎng)絡(luò)上的安全傳輸意義重大。