新聞 > 科教 > 正文

愛因斯坦理論獲證實 單一光子無法超光速

愛因斯坦被譽為現代物理學之父,他其中一個著名理論,就是沒有任何物質的運動可以超越光速。圍繞有關基礎,學界多年來於科研上更取得不少進展。今年,香港科技大學物理學系助理教授杜勝望及其團隊,更就有關理論取得重大實驗突破。

他們透過電磁誘導透明技術,將單一光子(Photon)中的光前驅波分離,並首次證明任何光子都不能超越光速極限,確切證實愛因斯坦的理論。是次實驗結果,也基本推翻透過光子作時間穿梭的理論假設,未來要製作任何時光機,亦只能另闢蹊徑。

光速每秒近30萬公里,即可環繞地球7個圈,根據愛因斯坦理論,那一直被視為極限速度。約十多年前科學家一度發現,由一大群光子組成的光脈衝,能出現超光速「視覺效應」,雖然那未足否定愛因斯坦理論,但亦令不少人科學家寄望,嘗試以單光子超越光速並傳遞信息及時間穿梭的可能性。

為探索有關問題,科大杜勝望與其隊伍花了3年時間研究,終在今年得出成果,於上月出版的《物理評論快報》發表作焦點介紹。在實驗中研究人員先產生一對單光子,並控制其形狀,引導其中一個光子通過一團激光冷卻的銣原子,利用電磁誘導透明效應,成功將光前驅波(Optical precursor)從單光子中「拆開」。

實驗進一步發現,光前驅波就是單光子速度最快的「前驅」部分,而光速移動則是其極限,也就是說,單光子根本無法超越光速,為其速度寫下結論。是次實驗首次為愛因斯坦相關理論提供充分證據,也說明在物理現象中,結果不能先於原因出現。

杜勝望指,若從應用層面看,研究結果主要有兩個意義:一是證明了單光子不能超越光速,從而減低其它實驗走錯方向的機會,例如時間穿梭的研究,將不可能透過光子來實現;二是為未來信息傳輸加密帶來新啟示,即如通訊只透過單光子進行,過程中只要一有干擾或接觸,就會立刻被發現。

08年加入科大的杜勝望又表示,由於單光子的研究不易控制,現時世界上專家並不多,他們的研究可說是「走在世界最前」,未來也面對極大挑戰。雖然有關實驗大部分儀器均是自行組件,但3年亦已耗資達300萬元,資金分別來自科大及捐贈,但去年起亦開始獲研資局撥款,繼續研究單光子特性。

責任編輯: 楊秀  來源:文匯報 轉載請註明作者、出處並保持完整。

本文網址:https://hk.aboluowang.com/2011/0722/212626.html