光速在我們的宇宙中是一個(gè)常數(shù)。在真空中,光的傳播速度很快,是299,792,458米/秒。,光速是宇宙中最快的速度??梢哉J(rèn)為是一切事物的“速度極限”。在大多數(shù)情況下,光往往保持在這個(gè)速度。不會(huì)走得更快,也很少走得慢。然而,一位丹麥物理學(xué)家卻能夠操縱光并阻止它的運(yùn)行。
丹麥的萊內(nèi)·霍是一位享譽(yù)世界的物理學(xué)家,她從事光學(xué)的研究。她在1999年成為第一個(gè)成功地減緩光線的人,并且一直能夠阻止光,移動(dòng)光,等等。按照侯的說(shuō)法,“我們可以抓住光明,移動(dòng)它,甚至把它保存到以后,我們實(shí)際上可以操縱它”。但她怎么能做到這些令人不敢相信的把戲呢?信不信由你,這里面沒(méi)有魔法,只有科學(xué)。
為了降低光速,萊內(nèi)·霍必須創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜的設(shè)置。根據(jù)北歐科學(xué)的說(shuō)法,萊內(nèi)·霍必須將空氣中的原子冷卻到接近絕對(duì)零度的極低溫度。這導(dǎo)致原子成為玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體,這是一種物質(zhì)狀態(tài),原子冷卻到接近于零的狀態(tài),在量子層面上聚集在一起。
萊內(nèi)·霍需要玻色-愛(ài)因斯坦凝聚來(lái)操縱光的原因涉及到許多復(fù)雜的物理問(wèn)題。由于玻色-愛(ài)因斯坦凝聚中的原子在量子水平上聚集在一起,它們都是一個(gè)“超級(jí)原子”。事實(shí)證明,與其他材料相比,這種超級(jí)原子非常擅長(zhǎng)減緩光線。雖然其他物質(zhì)不能減緩光線,使人注意到,但玻色-愛(ài)因斯坦凝聚物可以。
那么,為什么要把光慢下來(lái)呢?除了是一個(gè)很厲害的科學(xué)技術(shù),超微光實(shí)驗(yàn)可以幫助我們發(fā)現(xiàn)更多復(fù)雜的物理概念。根據(jù)萊內(nèi)·霍的說(shuō)法,“慢光有各種各樣的應(yīng)用”。有一天,已經(jīng)慢下來(lái)或停止的光線可能會(huì)被用于未來(lái)的計(jì)算機(jī)來(lái)傳送信息。這將允許全光計(jì)算系統(tǒng),它可能比我們以前看到的更快地處理信息。無(wú)線通信也可能得到速度上的提升。
操縱光的其他應(yīng)用包括在物理學(xué)中一些最重要問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)。正如萊內(nèi)·霍所說(shuō),“其目的是進(jìn)行基礎(chǔ)研究,即學(xué)習(xí)有關(guān)自然的新知識(shí)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,我們也許可以把它用于經(jīng)典信息和量子信息的信息處理等領(lǐng)域?!?/p>