科学家确定光子传播速度不能超过光速

香港科学家声称已证明单个光子无法比真空中的光速传播得更快,这使得时间旅行似乎不可能实现。

这些发现与爱因斯坦的说法一致,即光速是“宇宙的交通法则”,或者换句话说,任何东西都无法比光速传播得更快。当然,人类的时间旅行之梦早已寄希望于爱因斯坦是错的。1999年,当科学家发现在某些特定介质中存在超光速(比光速快)传播的光脉冲时,我们看到了一线希望,该团队表示。不幸的是,这后来被揭示为一个视觉效应,并且涉及到的光子实际上无法传递信息。

从那时起,关于单个光子是否真的能够比光速传播得更快就一直存在争论。这项由香港科技大学团队进行、Shengwang Du教授领导的实验,使用可控波形测量了光子的极限速度。关于这项实验的解释,来自新闻稿

“港科大团队进行了一项演示,该演示不仅需要产生单个光子,还需要将光学前导波(光脉冲前端的波动传播)与光子波包的其余部分分离。为了做到这一点,Du教授的团队产生了一对光子,然后让其中一个通过一组激光冷却的铷原子,并利用一种称为电磁感应透明(EIT)的效应。他们首次成功观测到了单个光子的光学前导波。”

研究团队发现,作为单个光子最快的部分,前导波前总是以真空中的光速传播。在任何色散介质中,单个光子的主波包传播速度都不会超过真空中的光速,并且在慢光介质中可以延迟长达500纳秒。即使在群速度(光脉冲峰值)比真空光速快的超光速介质中,单个光子的主体部分也不可能比其前导波传播得更快。”

这对我们意味着什么:可能无法进行时间旅行。Du表示,他们的研究结果“证实了信息通过光传播的速度上限。通过证明单个光子不能比光速传播得更快,我们的研究结果为关于单个光子携带信息真实速度的争论画上了句号。” 这反过来表明,时间旅行是不可能的,而且几十年备受喜爱的科幻小说可能并非完全基于事实。

[每日邮报, 香港科技大学]

 

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