爱因斯坦理论获证实单一光子无法超光速极限

yangqiji · 发表于 2011-7-21 11:00

科大物理学系助理教授杜胜望团队，首次透过实验证实单一光子不能超越光速极限。香港文汇报记者梁祖彝摄

中新网7月20日电据香港文汇报报道，爱因斯坦被誉为现代物理学之父，他其中一个著名理论，就是没有任何物质的运动可以超越光速。围绕有关基础，学界多年来于科研上更取得不少进展。今年，香港科技大学物理学系助理教授杜胜望及其团队，更就有关理论取得重大实验突破。

他们透过电磁诱导透明技术，将单一光子(Photon)中的光前驱波分离，并首次证明任何光子都不能超越光速极限，确切证实爱因斯坦的理论。是次实验结果，也基本推翻透过光子作时间穿梭的理论假设，未来要制作任何时光机，亦只能另辟蹊径。

光速每秒近30万公里，即可环绕地球7个圈，根据爱因斯坦理论，那一直被视为极限速度。约十多年前科学家一度发现，由一大群光子组成的光脉冲，能出现超光速“视觉效应”，虽然那未足否定爱因斯坦理论，但亦令不少人科学家寄望，尝试以单光子超越光速并传递信息及时间穿梭的可能性。

为探索有关问题，科大杜胜望与其队伍花了3年时间研究，终在今年得出成果，于上月出版的《物理评论快报》发表作焦点介绍。在实验中研究人员先产生一对单光子，并控制其形状，引导其中一个光子通过一团激光冷却的铷原子，利用电磁诱导透明效应，成功将光前驱波(Optical precursor)从单光子中“拆开”。

实验进一步发现，光前驱波就是单光子速度最快的“前驱”部分，而光速移动则是其极限，也就是说，单光子根本无法超越光速，为其速度写下结论。是次实验首次为爱因斯坦相关理论提供充分证据，也说明在物理现象中，结果不能先于原因出现。

杜胜望指，若从应用层面看，研究结果主要有两个意义：一是证明了单光子不能超越光速，从而减低其它实验走错方向的机会，例如时间穿梭的研究，将不可能透过光子来实现；二是为未来信息传输加密带来新启示，即如通讯只透过单光子进行，过程中只要一有干扰或接触，就会立刻被发现。

08年加入科大的杜胜望又表示，由于单光子的研究不易控制，现时世界上专家并不多，他们的研究可说是“走在世界最前”，未来也面对极大挑战。虽然有关实验大部分仪器均是自行组件，但3年亦已耗资达300万元，资金分别来自科大及捐赠，但去年起亦开始获研资局拨款，继续研究单光子特性。